เอกสารประกอบการสอน ว 31221-update151163-ebook-2

ตารางที่ 1.6 แสดงตวั อยา่ งหนว่ ยนอกระบบเอสไอท่ีใชใ้ นทางเคมี บทท่ี

1

ปรมิ าณ ช่ือหน่วย สญั ลกั ษณ์ คา่ ทีเ่ ทียบกับหนว่ ย SI ความปลอดภยั และทกั ษะในปฏบิ ัตกิ ารเคมี
1 bar = 10‒5 Pa (ปาสคาล)
บาร์ bar
1 mmHg = 133.32 Pa
ความดัน มลิ ลเิ มตรปรอท mmHg 1 atm = 1.013 × 105 Pa

บรรยากาศ atm oC = K - 273
1 cal = 4.3 J
อณุ หภูมิ องศาเซลเซยี ส oC

พลงั งาน แคลอรี cal

(2) แฟกเตอร์เปล่ยี นหนว่ ย
แฟกเตอร์เปลี่ยนหนว่ ย (conversion factors) เปน็ อันตราส่วนระหว่างหน่วยท่ีแตกต่างกัน
2 หนว่ ย ท่มี ีปริมาณเท่ากัน เช่น
จากความสัมพนั ธ์ ความยาว 1 นว้ิ = 2.54 ซม.
เม่อื ใช้ 1 นว้ิ หารทงั้ 2 ขา้ ง จะได้เปน็

1 นิ้ว = 2.54ซม.
1 นิ้ว 1 น้ิว

1 = 2.54 ซม.
1 นิ้ว

หรอื ถ้าใช้ 2.54 ซม. หารท้ัง 2 ขา้ ง จะไดเ้ ป็น

1 นิ้ว = 2.54ซม.
2.54 ซม. 2.54 ซม.

1 นิ้ว = 1
2.54 ซม.

2.54 ซม. 1 น้ิว
ดังนนั้ แฟกเตอรเ์ ปล่ยี นหนว่ ยเขียนได้เป็น 1 นิ้ว หรือ 2.54ซม.

ตัวอยา่ ง ความยาว 12.00 นว้ิ เทา่ กบั กี่ ซม.
จะได้วา่ 12.00 นิ้ว × 2.54ซม. = 30.48 ซม.
1 นิ้ว

QR code ลงิ กแ์ หล่งเรียนร้อู อนไลน์
ภายใตโ้ ครงการ Project 14 ของ สสวท.

เรื่อง แฟกเตอร์เปล่ียนหนว่ ย

เอกสารประกอบการสอน 23 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

ความปลอดภัยและ ัทกษะในป ิฏบั ิตการเค ีมบทท่ี

1

กจิ กรรมที่ 1.2 : การเปล่ยี นหนว่ ยโดยอาศัยแฟกเตอร์เปลี่ยนหน่วย
จงเปลยี่ นหนว่ ยทก่ี าหนดให้ โดยใชแ้ ฟกเตอร์เปลีย่ นหนว่ ย

1. ดินสอแท่งหนง่ึ ยาว 12.50 ซม. ดนิ สอแทง่ นีย้ าวเทา่ กับกนี่ ิว้
จงแสดงวธิ ีคิด

ตอบ…………………..น้วิ
2. สารละลายน้าเกลอื 1.25 ลกู บาศก์เดซิเมตร เท่ากบั กม่ี ิลลลิ ติ ร

จงแสดงวิธีคิด

ตอบ…………………..มิลลลิ ติ ร
วิธีการท่ีใช้แฟกเตอร์เปลี่ยนหน่วยคูณกับปริมาณในหน่วยเริ่มต้นเพื่อให้ได้หน่วยใหม่ตามที่
ต้องการนี้ เรียกวา่ วธิ ีการเทยี บหน่วย (factor label method) โดยมวี ธิ ีการตามสมการดา้ นล่าง

ปริมาณและหนว่ ยทตี่ ้องการ = ปรมิ าณและหน่วยเรม่ิ ตน้ × หน่วยที่ตอ้ งการ
หน่วยเร่มิ ต้น

แบบฝึกหดั ท่ี 1.3 : เลขนัยสาคัญและการเปลยี่ นหน่วย คาตอบ

1. จงตอบคาถามต่อไปนี้
ข้อ คาถาม
1) ตวั เลข 95.55 เขียนให้มีเลยนัยสาคญั 3 ตวั ไดอ้ ย่างไร
2) ตัวเลข 0.0024585 เขยี นให้มีเลขนยั สาคัญ 4 ตัว ได้อย่างไร
3) จงหาผลลพั ธข์ อง (111.90 + 4.0005) – 86.104
4) จงหาผลลพั ธข์ อง (1.5000 x 102) ÷ (240.1 × 0.3)
5) จงหาผลลพั ธข์ อง (100.05 – 21.21) ÷ (3.04 × 1.2)

2. จากข้อ 1 จงแสดงวธิ ีหาผลลพั ธ์ (100.05 – 21.21) ÷ (3.04 × 1.2) พร้อมเขียนอธิบายเหตุผล
แสดงวิธีทำ
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

เอกสารประกอบการสอน 24 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

3. จงเปลี่ยนหน่วยจากหน่วยเริม่ ตน้ ที่กาหนดใหไ้ ปเปน็ หนว่ ยใหม่ท่ตี ้องการ บทท่ี

1

ขอ้ ปรมิ าณและหน่วยเร่มิ ต้น ปริมาณและหน่วยใหม่ทตี่ ้องการ ความปลอดภยั และทกั ษะในปฏบิ ัตกิ ารเคมี

Ex. 59.2 cm 0.592 หรือ 5.92 × 10‒1 m

1) 1.8 kg mg

2) 2.8 x 103 mL dm3

3) 5.10 atm mmHg

4) 3.2 g/mL kg/dm3

4. จากขอ้ 3 จงแสดงการแปลง 3.2 g/mL ไปเป็นปริมาณในหน่วย kg/dm3
แสดงวิธีทำ โดยใช้แฟกเตอร์เปลีย่ นหนว่ ย
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

5. จงหาค่าเฉลยี่ ของมวล NaCl ท่ชี ่งั ดว้ ยเครื่องชัง่ ดิจิทัล จานวน 5 ครง้ั ดังน้ี 12.1501, 11.9811, 12.0987,
11.9902, 12.2003 กรัม
แสดงวธิ ีทำ
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

ตอบ ค่าเฉลีย่ ของมวล NaCl เทา่ กบั ………………………….กรัม

6. ปรอท เป็นโลหะท่มี ีสถานะของเหลว มีความหนาแน่น 1.36 g/mL จงคานวณมวลในหน่วยกรัมของปรอท
ทีม่ ีปริมาตรเท่ากับ 20.00 mL
แสดงวิธที ำ
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

ตอบ ปรอท 20.00 mL มีมวลเท่ากับ……………….กรมั

เอกสารประกอบการสอน 25 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

ความปลอดภัยและ ัทกษะในป ิฏบั ิตการเค ีมบทท่ี

1

7. น้าบริสุทธิ์ ปริมาตร 50.0 mL ท่ีอุณหภูมิ 20.5 oC จะมีมวลเท่าใด เม่ือความหนาแน่นของน้าท่ีอุณหภูมิ
ดังกลา่ ว เท่ากบั 0.998099 g/cm3
แสดงวิธีทำ โดยใช้แฟกเตอรเ์ ปลี่ยนหน่วย
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

ตอบ นา้ บริสทุ ธ์ิ ปรมิ าตร 50.0 mL ท่ีอุณหภมู ิ 20.5 oC มีมวลเท่ากับ………………….กรัม

8. ถ้าการทาทองเหลือง 12 กรัม ต้องใช้ทองแดง 9.0 กรัม มีต้นทุนราคาของทองแดงกิโลกรัมละ 200 บาท
ถ้าหากตอ้ งการทาทองเหลือง 300 กรมั จะตอ้ งซ้ือทองแดงก่บี าท จงึ จะทาทองเหลืองได้ 300 กรมั พอดี
แสดงวิธที ำ โดยใช้แฟกเตอรเ์ ปลี่ยนหน่วย
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

ตอบ ถ้าจะทาทองเหลือง 300 กรัม ต้องซ้อื ทองแดง……………………บาท

1.3 วิธกี ารทางวทิ ยาศาสตร์ ทกั ษะกระบวนการทางวิทยาศาสตรแ์ ละจติ วทิ ยาศาสตร์

เม่ือเข้าใจถึงทักษะทางด้านการใช้เครื่องมือ อุปกรณ์ หลักการคานวณ และหน่วยวัดต่าง ๆ แล้ว
สิ่งหน่ึงที่ผู้เรียนวิทยาศาสตร์นั้นจะต้องตระหนักและทาความเข้าใจ ก็คือ (1) วิธีการทางวิทยาศาสตร์
(2) ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ และ (3) จิตวิทยาศาสตร์ ท่ีเป็นอีกส่วนสาคัญของการ
สร้างความนา่ เช่ือถอื ของขอ้ มูลและผลการทดลอง เพ่อื ให้เปน็ ที่ยอมรับ โดยแต่ละหัวข้อมรี ายละเอียด ดงั นี้

1.3.1 วิธกี ารทางวิทยาศาสตร์
วิธีการทางวิทยาศาสตร์ (Scientific method) เป็นกระบวนการศึกษาหาความรู้ทางวิทยาศาสตร์
ท่มี ีแบบแผนข้นั ตอน เป็นระบบระเบียบ ซึง่ มีวธิ ีการ ดงั น้ี

1.3.1.1 การสงั เกต เปน็ จุดเรมิ่ ต้นของการได้มาซึ่งขอ้ มูลของสิ่งท่ีศึกษา โดยการอาศัยประสาท
สัมผัสบางสว่ นหรอื ท้งั หมดของรา่ งกาย เพื่อที่จะนาไปส่กู ารตง้ั คาถามและค้นหาคาตอบ

1.3.1.2 การต้ังสมมติฐาน เป็นการคาดคะเนคาตอบของปัญหาหรือสิ่งท่ีกาลังศึกษาทดลอง
โดยอาศัยพ้ืนฐานความรู้เดิมและประสบการณ์ โดยมักจะเขียนในรูปของข้อความท่ีเป็นเหตุเป็นผล หรือ
เขียนในรปู ความสมั พนั ธร์ ะหว่างตัวแปรต้นและตวั แปรตาม

เอกสารประกอบการสอน 26 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

1.3.1.3 การตรวจสอบสมมติฐาน เป็นขั้นตอนการออกแบบวิธีการทดลอง ทาการทดลอง บทท่ี
โดยการควบคุมปัจจัยต่าง ๆ เพื่อนาไปสกู่ ารค้นหาคาตอบหรือแก้ไขปญั หา
1
1.3.1.4 การรวบรวมข้อมูลและวิเคราะห์ผล เป็นการนาผลท่ีได้จากการสังเกต การทดลอง
มารวบรวม แล้ววิเคราะห์ สังเคราะห์ อธิบายข้อเท็จจริง อ้างอิงทฤษฎีต่าง ๆ และอาจจะต้องนาเสนอข้อมูล ความปลอดภยั และทกั ษะในปฏบิ ัตกิ ารเคมี
ในรปู แบบทเี่ ข้าใจได้ง่าย เช่น ตาราง กราฟ แผนภมู ิ

1.3.1.5 การสรปุ ผล เป็นการสรุปความรู้หรือข้อเท็จจริง ที่ได้จากการตรวจสอบสมมติฐานและ
การวิเคราะหข์ ้อมูล รวมถึงการกลา่ วถึงผลท่ไี ด้กบั สมมติฐานทตี่ ั้งไว้กอ่ นหนา้ ในบางคร้งั อาจจะกลา่ วถึงปญั หา
ที่พบในระหว่างการทดลอง เพ่ือเสนอแนะวิธีการเพิ่มเติม ที่จะนาไปสู่การปรับปรุงแนวทางการทดลอง
ในคร้งั ตอ่ ไป

วิธีการทางวิทยาศาสตร์ที่กล่าวมานี้ จะเป็นกรอบในการนาเสนอผลงานทางวทิ ยาศาสตร์ ไม่ว่า
จะอยูใ่ นรูปของบทความวิจยั วทิ ยานิพนธ์ หรือแม้กระทั่งรายงานโครงงานวิทยาศาสตร์ ก็มักจะใช้เป็นเกณฑ์
หนึ่งในการตัดสินการประกวด เช่น เกณฑ์การประกวดโครงงานวิทยาศาสตร์ที่จัดโดยสมาคมวิทยาศาสตร์
แห่งประเทศไทยฯ เกณฑ์การให้คะแนนมีใจความตอนหน่ึงว่า “กำรใช้วิธีทำงวิทยำศำสตร์ (ทักษะ
กระบวนกำรทำงวิทยำศำสตร์) กำรสังเกตท่ีนำมำสู่ปัญหำ กำรต้ังสมมติฐำนท่ีถูกต้อง ชัดเจน
กำรให้นิยำมเชิงปฏิบัติกำรอย่ำงถูกต้อง กำรทำกำรทดลอง โดยใช้หลักวิทยำศำสตร์ที่ถูกต้องและ
เหมำะสม”

วิธีการทางวิทยาศาสตร์ ยังนาไปสู่การกาหนดรูปแบบการเขียนรายงานผลการทดลอง
เพ่ือเผยแพร่องค์ความรู้ท่ีได้ทาการศึกษา โดยมักจะมีการกาหนดหัวข้อของรายงาน ดังน้ี (1) ชื่อการทดลอง
(2) จุดประสงค์ (3) สมมติฐานและการกาหนดตัวแปร (4) อุปกรณ์และสารเคมี (5) วิธีการทดลอง
(6) ผลการทดลอง (7) อภิปรายและสรุปผลการทดลอง

1.3.2 ทักษะกระบวนการทางวทิ ยาศาสตร์
ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ (Scientific process skill) มีความจาเป็นสาหรับ

การศึกษาและค้นหาคาตอบของปัญหาตามแนวทางวิทยาศาสตร์ ซ่ึงมีทั้งหมด 14 ทักษะ ดังรายละเอียด
ในตารางที่ 1.7

ตารางที่ 1.7 นิยาม/ความหมายโดยสงั เขปของทักษะกระบวนการทางวทิ ยาศาสตร์ทงั้ 14 ทักษะ

ทกั ษะ นยิ าม/ความหมายโดยสังเขป

1. การสงั เกต การใช้อวยั วะรับสมั ผสั เพ่ือหาขอ้ มลู โดยไม่เตมิ ความคิดเห็นส่วนตัว

2. การวดั การเลอื กใช้เครื่องมอื วัดท่ีเหมาะสม ได้ตัวเลขท่ีถูกตอ้ ง และมีหน่วย

3. การจาแนกประเภท การใชเ้ กณฑ์ความสมั พนั ธ์ต่าง ๆ เพ่ือจัดหมวดหมู่ แบ่งพวก

4. การหาความสมั พันธ์ระหวา่ งมติ ิ วัตถุต่าง ๆ จะทรงตัวอยู่ได้ ล้วนแต่ครองที่ท่ีว่าง โดยทั่วไปจะมี

กบั มิติ และมิติกับเวลา สามมติ ิ คอื มิติกวา้ ง มติ ิยาว และมิติสงู หรอื หนา

5. การคานวณ การนับจานวนวตั ถุ การแสดงตวั เลข การบวก ลบ คณู หาร คา่ เฉล่ีย

เอกสารประกอบการสอน 27 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

1

ตารางท่ี 1.7 นิยาม/ความหมายโดยสังเขปของทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ทง้ั 14 ทักษะ

ความปลอดภัยและ ัทกษะในป ิฏบั ิตการเค ีม ทักษะ นิยาม/ความหมายโดยสงั เขป

6. การจดั กระทาและสื่อความหมาย การนาผลการสังเกต วัด การทดลอง มาแยกประเภท เรียงลาดับ

ขอ้ มลู อาจใชร้ ปู แบบตาราง แผนภมู ิ กราฟ เพื่อให้ผ้อู ่นื เข้าใจได้งา่ ย

7. การลงความเห็นจากข้อมูล การให้ความคิดเห็นเพิ่มเติมให้กับข้อมูล โดยอาศัยองค์ความรู้และ

ประสบการณเ์ ขา้ มาช่วย

8. การพยากรณ์ การสรุปคาตอบล่วงหน้า บนพ้ืนฐานของกฎ ทฤษฎี หลักการหรือ

ประสบการณ์ทเ่ี คยเกดิ ข้ึนซา้ ๆ

9. การตั้งสมมติฐาน การคิดหาคาตอบล่วงหน้าก่อนทาการทดลอง โดยอาศัยการสังเกต

ความรแู้ ละประสบการณเ์ ดมิ เป็นพืน้ ฐาน

10. การกาหนดนิยามเชงิ ปฏบิ ัติการ การกาหนดความหมายและขอบเขตของคาต่าง ๆ เพ่ือให้เข้าใจ

ตรงกนั และสามารถสังเกตหรือวดั ได้

11. การกาหนดและควบคุมตัวแปร การบ่งช้ตี วั แปรตน้ ตวั แปรตาม และตวั แปรควบคุม

12. การทดลอง การทาปฏิบัติการด้วยวธิ ีการใด ๆ เพ่ือตรวจสอบสมมตฐิ าน

13. การตคี วามหมายข้อมูลและ การแปลความหมายข้อมูล บรรยายลักษณะและสมบัติของข้อมูล

ลงขอ้ สรุป สรุปความสัมพนั ธ์ของขอ้ มูล

14. การสร้างแบบจาลอง นาเสนอข้อมูล แนวคิดรวบยอดในรูปแบบต่าง ๆ เช่น กราฟ

รปู ภาพ สิง่ ประดษิ ฐ์ หนุ่ เปน็ ตน้

สมาคมอเมรกิ ันเพ่ือความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ (AAAS) จัดจาแนกทักษะกระบวนการตาม
ความยากง่ายไว้ 2 รูปแบบ คือ ในข้อท่ี 1 - 8 จัดว่าเป็นทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐาน
และข้อ 9 - 13 จัดเป็นทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ข้ันผสมผสาน แต่ไม่ได้กล่าวถึงข้อ 14 ว่าเป็น
รูปแบบใด ในความคิดเห็นของผู้เขียน เห็นว่า ทักษะลาดับท่ี 14 นั้น ควรจัดให้อยู่ในข้ันผสมผสาน เพราะ
ทักษะการสร้างแบบจาลองนั้น จะต้องประมวลความรู้เพื่อเสนอแนวคิดรวบยอดจากข้อมูลทั้งหมด ซ่ึงมี
ความซบั ซ้อนพอควร

1.3.3 จิตวิทยาศาสตร์
จิตวิทยาศาสตร์ (Scientific mind) เป็นคุณลักษณะหรือลักษณะนิสัยของบุคคลที่เกิดจาก

การหาความรู้โดยอาศัยกระบวนการทางวทิ ยาศาสตร์
จติ วทิ ยาศาสตร์ ประกอบดว้ ยคุณลักษณะต่าง ๆ ได้แก่ ความสนใจใฝ่รู้ มุง่ มน่ั อดทน รอบคอบ

ซ่ือสัตย์ ประหยัด มีความรับผิดชอบ ร่วมแสดงความคิดเห็นและรับฟังความเห็นผู้อื่น ความมีเหตุผล และ
การทางานรว่ มกับผ้อู นื่ ได้อยา่ งสรา้ งสรรค์

เอกสารประกอบการสอน 28 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

1

บทสรปุ ความปลอดภยั และทกั ษะในปฏบิ ัตกิ ารเคมี

การทาปฏิบัติการเคมีให้ปลอดภัย ผู้ทดลองจะต้องทราบถึงประเภทของสารเคมี อันตรายของสารเคมี
การแปลความหมายสัญลักษณ์ความอันตราย ข้อควรปฏิบัติและข้อห้าม รวมถึงการปฐมพยาบาลทั้งตนเอง
และการชว่ ยเหลอื ผู้อ่นื กรณเี กดิ อบุ ัติเหตขุ ณะทาปฏบิ ตั ิการ

ทกั ษะการทาปฏิบัติการท่ีมีความจาเป็นที่จะต้องเรียนรู้ คือ การเลอื กใช้เคร่ืองมือ อุปกรณ์การทดลอง
ท่ีเหมาะสมสาหรับการช่ัง ตวง วัด ความเที่ยงและความแม่น การคานวณเลขนัยสาคัญและรายงานค่า
หน่วยวัดต่าง ๆ และการใช้แฟกเตอร์เปล่ียนหน่วย ทักษะเหล่านี้มีความจาเป็นต่อความถูกต้องและ
ความนา่ เชือ่ ถอื ของผลการทดลอง หากไมต่ ระหนกั ก็จะทาใหผ้ ลการทดลองไม่เป็นท่ียอมรับเทา่ ทีค่ วร

ในขณะทาการทดลองทางวิทยาศาสตร์ เพื่อการค้นหาคาตอบและแก้ไขปัญหาต่าง ๆ นั้น ผู้ทดลอง
ยังต้องคานึงถึงวิธีการทางวิทยาศาสตร์ ใช้ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ท่ีถูกต้อง และ
มีจิตวิทยาศาสตร์ เพราะการใช้ทักษะและวิธีการท่ีถูกต้อง ย่อมจะช่วยลดความผิดพลาดของการทดลอง
และเพ่มิ ความนา่ เช่ือถือของข้อมลู การทดลองอีกด้วย

เอกสารประกอบการสอน 29 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

บทที่

1

ความปลอดภัยและ ัทกษะในป ิฏบั ิตการเค ีม

เอกสารประกอบการสอน 30 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

บทที่

2

อะตอมและสมบตั ขิ องธาตุ อะตอมและสมบตั ขิ องธาตุ

บทนา
แบบจาลองอะตอมท่ีมีการนาเสนอต้ังแต่อดีตจนถึงปัจจุบันมีทั้งหมด 5 แบบ ได้แก่ แบบจาลอง

อะตอมของดอลตัน ทอมสัน รัทเทอร์ฟอร์ด โบร์ และกลุ่มหมอกอิเล็กตรอน ตามลาดับ จากแบบจาลอง
อะตอม ทาให้ทราบว่าอนภุ าคท่ีเป็นองคป์ ระกอบพนื้ ฐานของอะตอมมี 3 ชนิด ได้แก่ โปรตอน นิวตรอน และ
อิเล็กตรอน และเม่ือทราบข้อมูลจานวนของจานวนอนุภาคที่กล่าวมาแล้ว จะสามารถเขียนให้อยู่ในรูป
สัญลักษณ์นิวเคลียร์ ซึ่งแสดงสัญลักษณ์ของธาตุ เลขอะตอม และเลขมวล ซึ่งนักเคมีใช้เป็นรูปแบบเดียวกัน
และเขา้ ใจตรงกนั ทัว่ โลก

ธาตุที่ถูกค้นพบในปัจจุบันท้ังพบตามธรรมชาติและสังเคราะห์ในห้องปฏิบัติการ ซึ่งได้รับการยอมรับ
จากสหภาพเคมีบริสุทธิ์และเคมีประยุกต์ระหว่างประเทศ (IUPAC) มีทั้งสิ้น 118 ชนิด และถูกจัดเป็น
หมวดหมู่ในรูปแบบของตารางพิริออดิก (Periodic Table) โดยถือกาหนดข้ึนจากแนวคิดการจัดหมวดหมู่
ของธาตดุ ว้ ยกฎพิรอิ อดิกของเมนเดเลเอฟ ซึง่ เปน็ ท่ียอมรับและใชม้ าถึงปัจจุบัน

การจัดหมวดหมู่ของธาตุในตารางธาตุปัจจุบัน ทาให้สะดวกต่อการอธิบายสมบัติของธาตุตามแนวหมู่
และแนวคาบได้ โดยสมบัติเฉพาะตัวของธาตุทั้งในรูปของอะตอมและไอออน จะอธิบายด้วยค่าต่าง ๆ เช่น
รัศมีอะตอมหรือขนาดอะตอม รัศมีไอออน พลังงานไอออไนเซชัน อิเล็กโทรเนกาติวิตี และสัมพรรคภาพ
อิเล็กตรอน เป็นต้น ซ่ึงสมบัติเหล่านี้มักจะข้ึนอยู่กับจานวนโปรตอนในนิวเคลียสและรูปแบบการจัดเรียง
อิเลก็ ตรอนในอะตอม

 ลองตอบคาถามต่อไปน้ี
1. ลกั ษณะของขอ้ มูลทใ่ี ช้สนับสนุนแบบจาลองอะตอมใหม้ ีความนา่ เช่อื ถอื ควรเป็นอย่างไร
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
2. เพราะเหตุใด จงึ มีการนาเสนอแบบจาลองอะตอมในหลากหลายรปู แบบ
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
3. ถ้านักเรียนเป็นผู้ค้นพบธาตุชนิดใหม่ ที่ไม่เคยมีในตารางธาตุ จะมีหลักการจัดวางธาตุลงในตารางธาตุได้
อยา่ งไร
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
4. จานวนอนภุ าคมลู ฐานของอะตอมทแี่ ตกตา่ งกัน ทาใหส้ มบัตขิ องอะตอม แตกต่างกันหรอื ไม่ อย่างไร
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

เอกสารประกอบการสอน 31 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

อะตอมและสมบัติของธา ุตบทที่

2
ในบทน้ี นักเรียนจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับวิวัฒนาการของแบบจาลองอะตอม การทดลองท่ีนามาซ่ึง
การเสนอแบบจาลองแต่ละแบบ อนุภาคมูลฐานของอะตอม พลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า การจัดเรียง
อิเล็กตรอนในอะตอม วิวัฒนาการของตารางธาตุ แนวโน้มสมบัติของธาตุตามหมู่และคาบ ธาตุแทรนซิชัน
และธาตกุ ัมมันตรงั สี ดังท่ีแสดงในผงั มโนทัศน์

ผังมโนทัศน์

ดีโมคริตุส (Democritus) นักปราชญ์ชาวกรีก ได้เสนอแนวคิดว่า ถ้าแบ่งส่ิงต่าง ๆ ให้มีขนาดเล็กลง
เร่ือย ๆ ในท่ีสุดจะได้หน่วยย่อยซ่ึงไม่สามารถแบ่งให้เล็กลงได้อีก และเรียกหน่วยที่เล็กท่ีสุดนี้ว่า
“อะตอม (Atom)” ซ่ึงมรี ากศัพท์มาจากภาษากรกี คาว่า Atomos แปลว่า แบ่งแยกอีกไมไ่ ด้ และเม่อื ความรู้
ทางวิทยาศาสตร์เริ่มมีความก้าวหน้า และมีการพัฒนาเครื่องมือให้มีความทันสมัยมากข้ึน จึงได้มีการทดลอง
ต่าง ๆ เพ่ือท่ีจะอธิบายถึงโครงสร้างของอะตอมท่ีเราไม่สามารถมองเห็นได้ และนาเสนอเป็นทฤษฎี
แบบจาลองอะตอม ทใี่ ช้ในการอธบิ ายสมบตั ิตา่ ง ๆ ของธาตมุ าจนถึงปัจจุบนั ดงั รายละเอยี ดตอ่ ไปนี้

เอกสารประกอบการสอน 32 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

2

2.1 แบบจาลองอะตอม อะตอมและสมบตั ขิ องธาตุ

2.1.1 แบบจาลองอะตอมของดอลตัน
ประมาณ พ.ศ. 2346 เซอร์ จอห์น ดอลตัน (Sir John Dalton) ได้เสนอทฤษฎีอะตอม เพื่อใช้

อธิบายเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของสารก่อนและหลังทาปฏิกิริยา รวมทั้งอัตราส่วนโดยมวลของธาตุ
ท่รี วมกนั เป็นสารประกอบ ซ่งึ มสี าระสาคัญ ดงั นี้

(1) อะตอมมลี กั ษณะทรงกลมตนั มีขนาดเลก็ แบง่ แยกและทาใหส้ ญู หายไมไ่ ด้
(2) อะตอมของธาตุชนิดเดียวกัน มีสมบัติเหมือนกัน เช่น มวลเท่ากัน แต่จะต่างจากอะตอม
ของธาตุอน่ื
(3) สารประกอบ เกดิ จากอะตอมของธาตมุ ากกวา่ 1 ชนดิ ในอตั ราสว่ นทีเ่ ป็นเลขลงตัวนอ้ ย ๆ
แบบจาลองอะตอมของดอลตัน แสดงดังรปู ที่ 2.1

รปู ที่ 2.1 แบบจาลองอะตอมของดอลตนั

QR code ลิงกแ์ หล่งเรียนรู้ออนไลน์
ภายใต้โครงการ Project 14 ของ สสวท.

เรอ่ื ง แบบจาลองอะตอมของดอลตัน

การคน้ พบรังสแี คโทด
ในปี พ.ศ. 2375-2462 เซอร์ วิลเลียม ครูกส์ (Sir William Crookes) นักวิทยาศาสตร์
ชาวอังกฤษ ได้สร้างชุดการทดลองที่เรียกว่า หลอดปล่อยประจุครูกส์ (Crookes tube) ซึ่งประกอบด้วย
หลอดแก้วสุญญากาศ (ที่จริงแล้วมีการบรรจุแก๊ส แต่มีความดันต่ามาก ๆ จนเกือบเป็นสุญญากาศ) ข้างใน
มีโลหะ 2 แผ่นเรียกว่า อิเล็กโทรด (Electrode) ต่อเข้ากับแหล่งกาเนิดไฟฟ้าด้านหน่ึงความต่างศักย์สูง
เป็นข้ัวบวก เรียกว่า แอโนด (Anode) อีกด้านต่อกับความตา่ งศักยต์ ่าเป็นข้ัวลบ เรียกว่า แคโทด (Cathode)
และมีฉากก้ันกลางระหว่างสองข้ัว เมื่อต่อครบวงจร จะเกิดการเรืองแสงขึ้น โดยลาแสงพุ่งจากแคโทดไปยัง
แอโนด และเกิดเงากระดาษที่ฉากด้านหลัง นั่นแสดงให้เห็นว่า ลาแสงท่ีเกิดข้ึนนี้เดินทางเป็นเส้นตรง
และไม่สามารถทะลุผ่านกระดาษได้ ครูกส์ เรียกลาแสงนี้ว่า “รังสีแคโทด” (Cathode ray) และเรียก
หลอดนี้ว่า “หลอดรังสีแคโทด” (Cathode ray tube) ดงั รปู ที่ 2.2

เอกสารประกอบการสอน 33 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

อะตอมและสมบัติของธา ุตบทท่ี

2

ศกึ ษาการทดลองเพิม่ เติม
โดยสแกน QR code

รปู ที่ 2.2 หลอดรังสแี คโทด ตามการทดลองของ เซอร์ วลิ เลยี ม ครูกส์

ดดั แปลงรปู จาก : https://www.pinterest.com/pin/408068416207935088/?nic_v2=1a6sMiYy6

นอกจากน้ัน ยังมีการดัดแปลงหลอดรังสี ดังรูปที่ 2.3 โดยการนากังหันขนาดเล็กไปวางขวาง
ลารังสีแคโทด พบว่า กังหันนน้ั หมุนได้ น่ันหมายความว่า จะต้องมีอนุภาคที่มีมวลมากระทบท่ีกังหัน แสดงว่า
รังสีแคโทดนั้น ประกอบด้วยอนุภาคที่มีมวล กล่าวโดยสรุปคือ รังสีแคโทดประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุ
เป็นลบและมีมวล

ศกึ ษาการทดลองเพิม่ เติม
โดยสแกน QR code

รูปท่ี 2.3 หลอดรังสีแคโทด ท่ีถูกดัดแปลงโดยการใส่กังหันวางขวางรังสีแคโทด

ดดั แปลงรปู จาก : https://sites.google.com/site/khemikhrupanpan/bth-thi1/william-crookes

การคน้ พบอนภุ าคโปรตอน
ปี พ.ศ. 2429 ออยเกน โกลด์ชไตน์ (Eugen Goldstein) ได้ดัดแปลงหลอดรังสีแคโทด ดังรูป
ท่ี 2.4 โดยขั้วแคโทดและข้ัวแอโนดถูกเจาะรู และวางอยู่ตรงกลางหลอด เพิ่มฉากเรืองแสงที่ปลายหลอดรังสี
แคโทดทั้งสองด้าน เมื่อบรรจุแก๊สไฮโดรเจน (ปริมาณเล็กน้อย) ในหลอดรังสีแคโทด แล้วให้ความต่างศักย์
10,000 โวลต์ แกข่ ้ัวไฟฟ้าทั้งสอง พบวา่ ขวั้ แคโทดจะปล่อยอเิ ล็กตรอนออกมา เมื่ออิเล็กตรอนเหลา่ นน้ั ชนกับ
อะตอมของแก๊สไฮโดรเจนจะทาให้อิเล็กตรอนของไฮโดรเจนหลุดออก อะตอมไฮโดรเจนจึงกลายเป็น
อนุภาคท่ีมีประจุบวก และถกู ดงึ ดดู โดยข้ัวแคโทด (ข้วั ลบ) ไปตกกระทบยังฉากเรอื งแสงดา้ นหลงั ขวั้ แคโทด

เอกสารประกอบการสอน 34 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

2

อะตอมและสมบตั ขิ องธาตุ

รูปที่ 2.4 หลอดรงั สีแคโทด ตามการทดลองของออยเกน โกลด์ชไตน์

ไฮโดรเจนอะตอม ( 1 H) ประกอบด้วย 1 อิเล็กตรอนและ 1 โปรตอน ซึ่งประจุไฟฟ้าบวกเท่ากับ
1

ประจไุ ฟฟ้าลบ เมื่ออนภุ าคลบหลุดออก จึงทาให้เหลอื เพียงอนภุ าคบวกในอะตอมน้ัน ต่อมาเรียกอนุภาคบวก

ตัวน้ีว่า โปรตอน (Proton) และเม่ือทาการทดลองกับแก๊สชนิดอื่น ๆ ท่ีไม่ใช่ไฮโดรเจน พบว่า อัตราส่วน

ประจุบวกต่อมวลไม่คงที่ (แก๊สต่างชนิด อัตราสว่ นประจุต่อมวลไมเ่ ท่ากัน) น่ันหมายความว่า แก๊สตา่ งชนิดกัน

จะมีจานวนโปรตอนไม่เท่ากัน

การค้นพบประจุบวก หรือ โปรตอนนี้ แสดงให้เห็นว่า อะตอมยังสามารถแบ่งแยกได้อนุภาคที่เล็กลงไปอีก

ซง่ึ ขัดแย้งกับแบบจาลองอะตอมของดอลตัน ที่กล่าวว่า “อะตอมมขี นาดเล็ก แบ่งแยกไม่ได้”

2.1.2 แบบจาลองอะตอมของทอมสนั
ประมาณ พ.ศ. 2440 เซอร์ โจเซฟ จอหน์ ทอมสนั (Sir Joseph John Thomson) ได้ดดั แปลง

หลอดรังสีแคโทด โดยเจาะรูเฉพาะขั้วแอโนด (ข้ัวบวก) และเพิ่มสนามไฟฟ้า โดยต่อขั้วไฟฟ้าบวกและลบใน
แนวด่ิง (ดังรูปที่ 2.5) พบว่า ลารังสีเบนเข้าหาขั้วบวก แสดงว่า รังสีนั้นมีองค์ประกอบของอนุภาคที่มีประจุ
ไฟฟ้าเป็นลบ ทอมสันทดลองเปล่ียนชนิดของแก๊สในหลอดรังสีแคโทด ก็ยังคงได้ผลเช่นเดิม แสดงว่า อะตอม
ทกุ ชนดิ มอี นุภาคทีม่ ปี ระจลุ บเป็นองค์ประกอบ เรียกอนุภาคน้วี า่ “อเิ ลก็ ตรอน” (Electron)

คาว่า Electron มีรากศัพท์มาจากคาว่า “Elektron” ในภาษากรีก มีความหมายว่า อาพัน
ซ่ึงเป็นฟอสซิลสีเหลืองทองที่เกิดจากยางของต้นไม้ โดยมีที่มาจากนักวิทยาศาสตร์ชื่อ George Johnstone
Stony ที่ค้นพบหน่วยท่ีเล็กท่ีสุดของประจุไฟฟ้า เมื่อปี พ.ศ. 2434 โดยเขาตั้งช่ืออนุภาคนั้นว่า Electron
และอีกประมาณ 6 ปีต่อจากน้ัน เซอร์ โจเซฟ จอห์น ทอมสัน ได้ค้นพบอนุภาคที่มีประจุลบในรังสีแคโทด
ซึ่งเบากว่าอะตอมไฮโดรเจนมากกว่า 1000 เท่า เขาต้ังช่ืออนุภาคน้ีว่า Corpuscale และยังพบว่า อนุภาคน้ี
เป็นอนุภาคที่มีขนาดเล็กที่สุดท่ีและเป็นองค์ประกอบพ้ืนฐานของทุกอะตอม อนุภาคน้ีเป็นที่รู้จัก
อย่างกว้างขวางในเวลาตอ่ มาและนยิ มเรยี กกนั ว่า อิเล็กตรอน ต้งั แตเ่ วลาน้ันมาจนถึงปจั จบุ ัน

เอกสารประกอบการสอน 35 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

2

อะตอมและสมบัติของธา ุต

รูปที่ 2.5 หลอดรังสแี คโทด ตามการทดลองของเซอร์ โจเซฟ จอหน์ ทอมสัน

ดัดแปลงรปู จาก : http://study.com/cimages/multimages/16/thomsonexperiment2.png

จากการทดลองของทอมสนั จึงได้เสนอแบบจาลองอะตอม ซึ่งมีสาระสาคญั ดังนี้
(1) อะตอมเปน็ รูปทรงกลม
(2) เน้อื อะตอมเปน็ ประจุบวกหรือโปรตอน มีประจุลบหรอื อิเล็กตรอน กระจายอยู่ทว่ั ไป
(3) อะตอมในสภาพเปน็ กลาง จานวนประจบุ วกเทา่ กบั ประจลุ บ
ดังแสดงในรปู ที่ 2.6

รูปท่ี 2.6 แบบจาลองอะตอมของทอมสนั (แสดงภาพตัดขวาง)

แบบจาลองอะตอมของทอมสัน ไม่สามารถบอกได้ว่า ประจุบวกที่เป็นเนื้ออะตอมนั้นจะยึดกันอย่างไร
จึงอยู่อยา่ งต่อเนื่องได้ และในเวลาต่อมาก็ไม่สามารถอธบิ ายโครงสรา้ งอะตอมได้อยา่ งครอบคลุม

2.1.3 แบบจาลองอะตอมของรัทเทอรฟ์ อร์ด
ประมาณ พ.ศ. 2454 ลอร์ด เออร์เนสต์ รัทเทอรฟ์ อร์ด (Lord Ernest Rutherford) และ ฮันส์

ไกเกอร์ (Hans Geiger) ทาการทดลองยิงรังสีแอลฟา (มีประจุบวก) ไปยงั แผน่ ทองคาบาง ดงั รปู ที่ 2.7 พบว่า
- รังสีแอลฟาส่วนใหญ่ทะลุผา่ นแผน่ ทองคา แสดงว่า ภายในอะตอมมที ว่ี า่ งมาก
- รังสีแอลฟาบางส่วนเบ่ียงเบนไปจากแนวเส้นตรง แสดงว่า รังสีแอลฟาเฉียดประจุบวก
และถูกผลกั

เอกสารประกอบการสอน 36 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

2

- รังสแี อลฟาส่วนน้อยสะท้อนกลับ แสดงว่า รังสแี อลฟาไปชนกบั กลุ่มอนภุ าคทีม่ ปี ระจุบวก อะตอมและสมบตั ขิ องธาตุ
(นวิ เคลียส) ภายในอะตอม ซง่ึ มขี นาดเล็กมาก ๆ เมอ่ื เทยี บกบั ขนาดอะตอม เพราะเกดิ การ
สะทอ้ นกลับนอ้ ยมาก

รูปท่ี 2.7 การทดลองยิงอนภุ าคแอลฟาผ่านแผ่นทองคาบาง
(a) การจัดอปุ กรณ์ต่าง ๆ ในการทดลอง (b) ภาพขยายแนวเส้นรังสีแอลฟาพุ่งไปยงั แผน่ ทองคา

ดดั แปลงรปู จาก : http://1.bp.blogspot.com/_vBq-CxO_HVw/TKpf5h5y-0I/AAAAAAAAABE/nu-vgtWqJak/s1600/FG02_05.JPG.jpeg

จากการทดลองดงั กล่าว รัทเทอร์ฟอรด์ จึงเสนอแบบจาลอง โดยมีสาระสาคัญดังน้ี
(1) อะตอมประกอบด้วยนิวเคลยี สทมี่ ขี นาดเล็กมากอยู่ตรงกลางและมีประจุไฟฟา้ เปน็ บวก
(2) มอี ิเลก็ ตรอนทม่ี ปี ระจุไฟฟ้าเปน็ ลบ โคจรอยู่รอบ ๆ
ดังรูปที่ 2.8

รูปที่ 2.8 แบบจาลองอะตอมของรทั เทอร์ฟอร์ด
การคน้ พบอนภุ าคนวิ ตรอน
รทั เทอร์ฟอร์ดยังได้เสนอความคิดว่า นิวเคลียสคงต้องประกอบขึ้นจาก โปรตอนกับ “คู่เหมือน
ท่ีเป็นกลาง” (Neutral doublet) เพราะการตรวจวัดมวลของอะตอมชี้ว่า อะตอมทุกชนิด (ยกเว้น
ไฮโดรเจน) ล้วนมีเลขมวลมากกว่าเลขประจุ และเป็นเลขจานวนเต็มทั้งสิ้น ดังน้ันจึงเช่ือได้ว่า นิวเคลียสของ
อะตอมคงต้องประกอบขึ้นด้วยอนุภาคหลายอย่างท่ีมีมวลเท่า ๆ กัน และเรียก “คู่เหมือนที่เป็นกลาง” น้ีว่า
“นิวตรอน” (Neutron) แต่การค้นหานิวตรอนทาได้ยากมาก เน่ืองจากมันไม่มีประจุจึงไม่เกิดการผลัก

เอกสารประกอบการสอน 37 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

2 ในสนามไฟฟ้า ทาให้มีการทะลุทะลวงได้ดีกว่าโปรตอนเป็นอย่างมาก รัทเทอร์ฟอร์ดจึงมอบหมายหน้าท่ี

การคน้ หานิวตรอนให้กบั ผ้ชู ว่ ยของเขา น่นั คือ เซอร์ เจมส์ แชดวิก (Sir James Chadwick)

ปี พ.ศ. 2475 เซอร์ เจมส์ แชดวิก ทาการทดลองโดยใช้รังสีแอลฟาจากพอโลเนียม (Po)

อะตอมและสมบัติของธา ุต ระดมยิงเข้าไปชนกับนิวเคลียสของเบริลเลียม (Be) ทาให้เกิดการแปรธาตุเป็นคาร์บอน (C) และปล่อย

นิวตรอน ( 1 n) ออกมา 1 อนุภาคต่อการชนแต่ละครั้ง และนิวตรอนท่ีเกิดข้ึนไปชนอะตอมไฮโดรเจน
0

ในพาราฟิน เกิดเป็นโปรตอนอิสระหลุดออกมา จึงสามารถตรวจวัดสัญญาณได้ ดังรูปที่ 2.9 และเมื่อเปล่ียน

จากเบริลเลียมเป็นธาตุอ่ืน ๆ เช่น ไนโตรเจน โบรอน ออกซิเจน อาร์กอน เป็นต้น ก็ยังตรวจพบอนุภาค

นิวตรอนเช่นเดียวกัน ผลงานการค้นพบอนุภาคนิวตรอนชิ้นน้ีทาให้แชดวิก ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์

เมอื่ พ.ศ. 2478

รูปท่ี 2.9 การทดลองท่ีค้นพบอนุภาคนิวตรอนของ เซอร์ เจมส์ แชดวกิ

ดัดแปลงรปู จาก: http://www.scimath.org/images/uploads/upload2/009.jpg

การค้นพบอนุภาคนิวตรอน ทาให้แบบจาลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ดถูกปรับเปลี่ยนไป
เล็กน้อย (รูปที่ 2.10) ทาให้อะตอมมีองค์ประกอบครบสมบูรณ์ ได้แก่ โปรตอน อิเล็กตรอน และนิวตรอน
ซึง่ เรยี กรวมกนั วา่ อนภุ าคมูลฐานของอะตอม และจะกลา่ วรายละเอียดในหวั ข้อต่อไป

รูปท่ี 2.10 แสดงการปรบั เปลี่ยนแบบจาลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอรด์ หลังการค้นพบอนภุ าคนวิ ตรอน

แ บ บ จ า ล อ งอ ะ ต อ ม ข อ งรั ท เท อ ร์ ฟ อ ร์ ด ไม่ ได้ อ ธิ บ า ย ว่ า อิ เล็ ก ต ร อ น ร อ บ นิ ว เค ลี ย ส อ ยู่ ใน ลั ก ษ ณ ะ ใด
จึงมีนกั วทิ ยาศาสตรค์ นอ่นื ๆ หาวิธีทาการทดลองเพ่อื รวบรวมขอ้ มลู เพิ่มเติม

เอกสารประกอบการสอน 38 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

2

2.1.4 แบบจาลองอะตอมของโบร์ อะตอมและสมบตั ขิ องธาตุ
ประมาณ พ.ศ. 2456 นีลส์ โบร์ (Niels Bohr) ได้เริ่มทาการศึกษาสเปกตรัมการเปล่งแสงของ

ธาตุไฮโดรเจน โดยการบรรจุแก๊สไฮโดรเจนในหลอดแก้ว และให้ความต่างศักย์ไฟฟ้า ผลการทดลองพบว่า
มีการเปล่งแสงออกมา และเมื่อแสงนั้นผ่านปรซิ ึม จะเห็นเส้นสเปกตรัมบนฉากรับภาพซ่ึงสามารถมองเห็นได้
จานวน 4 เส้น (ในช่วงคลื่นท่ีมองเห็นได้) ท่ีมีสีและตาแหน่งแตกต่างกัน ได้แก่ สีม่วง สีน้าเงิน สีเขียว และ
สีแดง ทค่ี วามยาวคลืน่ 410 434 486 และ 658 นาโนเมตร ตามลาดับ ดงั รปู ที่ 2.11

รูปท่ี 2.11 การทดลองเพื่อศึกษาสเปกตรัมการเปล่งแสงของธาตไุ ฮโดรเจน

ดัดแปลงรปู จาก: https://readingpenrose.files.wordpress.com/2015/01/prism_5902760665342950662.png

จากผลการทดลอง สามารถแปลความหมายได้ว่า การท่ีอะตอมของธาตุไฮโดรเจน ซ่ึงมี
อเิ ลก็ ตรอนเพยี ง 1 อนุภาคแต่สามารถทาให้เกิดเส้นสเปกตรัมได้มากกว่า 1 เส้น และเมอ่ื ทดลองซา้ ๆ ก็ยังได้
สเปกตรัมตรงตาแหน่งเดิมนั้น แสดงว่า อิเล็กตรอนท่ีเคลื่อนท่ีรอบนิวเคลียสน้ันมีระดับพลังงานเฉพาะตัว
ซ่ึงจะอยู่ในระดบั ที่ต่าเม่ืออะตอมอยู่ในสภาวะปกติ เรียกว่า สถำนะพน้ื (Ground state) แต่เมอื่ อะตอมได้รับ
พลังงาน อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ไปยังสภาวะใด ๆ (อาจมีมากกว่า 1 ระดับ ขึ้นกับพลังงานท่ีได้รับ) ที่มี
พลังงานสูงกวา่ สถานะพน้ื ซ่ึงเรยี กวา่ สถำนะกระตุ้น (Excited state) สถานะนีอ้ ะตอมจะมีเสถียรภาพตา่ ลง
กว่าสภาวะปกติ ดังน้ัน อะตอมจึงต้องลดพลังงานลง โดยอิเล็กตรอนท่ีอยู่ในสถานะกระตุ้น (พลังงานสูง) จะ
เคล่ือนที่กลับไปยังสถานะพื้น (พลังงานต่า) จึงมีการคายพลังงานออกมาในรูปของแสง (ซึ่งเป็นคล่ืน
แม่เหล็กไฟฟ้า) และเมื่อผ่านอุปกรณ์แยกแสง ก็จะสามารถแยกแสงออกเป็นสีต่าง ๆ ตามความแตกต่างของ
ระดบั พลงั งาน ท่เี รยี กว่า สเปกตรัม นนั่ เอง

 การคานวณเกยี่ วกับพลังงานของสเปกตรัม (คลื่นแมเ่ หล็กไฟฟา้ ) จะอธิบายในหวั ขอ้ ท่ี 2.3

เอกสารประกอบการสอน 39 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

อะตอมและสมบัติของธา ุตบทที่

2
จากการทดลองดงั กลา่ ว โบร์จึงเสนอแบบจาลอง โดยมสี าระสาคัญดังนี้
(1) อเิ ลก็ ตรอนเคลอ่ื นทีร่ อบนวิ เคลียส เปน็ วงคลา้ ยวงโคจรของดาวเคราะหร์ อบดวงอาทติ ย์
(2) วงโคจรแต่ละวง มรี ะดบั พลงั งานเฉพาะตวั (อเิ ล็กตรอนหมุนรอบนิวเคลียสด้วยโมเมนตัม
เชงิ มุมที่มคี า่ แน่นอน)
(3) ระดบั พลังงานของอิเล็กตรอนทอ่ี ยใู่ กลน้ วิ เคลยี สทีส่ ุด จะมีพลังงานตา่ ที่สุด
(4) ระดับพลังงานท่ี 1 2 3 … นับจากนิวเคลียส ใชส้ ัญลกั ษณแ์ ทนเป็น K L M … ตามลาดบั
(5) ระดบั พลงั งานตา่ จะอยู่ห่างกนั แตร่ ะดบั พลังงานย่งิ สงู ข้ึนจะย่ิงอยู่ชิดกันมากขึ้น
ดังรูปที่ 2.12

รูปท่ี 2.12 แบบจาลองอะตอมของโบร์

แบบจาลองอะตอมของโบร์ อธิบายได้ดีกับสเปกตรัมของไฮโดรเจน ซ่ึงมีเพียง 1 อิเล็กตรอน แต่มีข้อจากัด
สาหรับการอธบิ ายสเปกตรัมของอะตอมท่ีมีหลายอเิ ล็กตรอน

2.1.5 แบบจาลองอะตอมแบบกลุ่มหมอกอิเลก็ ตรอน
ประมาณปี พ.ศ. 2469 มีข้อสรุปเกี่ยวกับอิเล็กตรอนว่า มีสมบัติเป็นท้ังอนุภาคและคล่ืน

จากแนวคิดของนักวิทยาศาสตร์ที่ช่ือว่า เออร์วิน ชเรอดิงเงอร์ (Erwin Schrödinger) โดยอิเล็กตรอนจะ
เคล่ือนท่ีรอบนิวเคลียสในลกั ษณะของคล่ืนนง่ิ บรเิ วณที่พบอิเล็กตรอนพบได้หลายลักษณะ เป็นรูปทรงต่าง ๆ
ตามระดับพลังงานของอิเล็กตรอน มีคาเรียกเฉพาะว่า “ออร์บิทัล (Orbital)” ซึ่งเป็นการนาความรู้
ทางกลศาสตร์ควอนตัมมาสร้างสมการข้ึนเพ่ือคานวณหาโอกาสที่จะพบอิเล็กตรอนในระดับพลังงานต่าง ๆ

แบบจาลองอะตอมแบบกลุ่มหมอกอิเล็กตรอน มสี าระสาคญั ดงั นี้
(1) อเิ ล็กตรอนมีสมบตั เิ ปน็ ท้งั อนุภาคและคล่ืน
(2) อเิ ล็กตรอนเคล่อื นทีเ่ ร็วตลอดเวลาไปทัว่ ทัง้ อะตอม จงึ ไม่สามารถบอกตาแหนง่ ทแี่ นน่ อนได้
(3) บริเวณใกล้ ๆ นิวเคลียส จะมีกลุ่มหมอกทึบ มีโอกาสพบอิเล็กตรอนได้มากกว่าบริเวณที่มี
กลมุ่ หมอกจาง ซง่ึ อยู่หา่ งจากนิวเคลียสออกมา ดังรูปท่ี 2.13

เอกสารประกอบการสอน 40 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

2

รูปที่ 2.13 แบบจาลองอะตอมแบบกลมุ่ หมอกอเิ ล็กตรอนของอะตอมไฮโดรเจน อะตอมและสมบตั ขิ องธาตุ

ทม่ี าของรปู : https://www.pngkey.com/download/u2e6q8r5i1e6a9w7_transparent-electron-cloud-model

ณ ปัจจุบัน แบบจาลองน้ี สามารถใช้อธิบายสมบัติต่าง ๆ ของอะตอมได้อย่างกว้างขวาง แต่ก็
ยังไมม่ ขี อ้ ยุตใิ นการศกึ ษาทดลอง เพราะความรทู้ างวทิ ยาศาสตร์นน้ั ยงั มีการพัฒนาอย่างต่อเน่ืองตลอดเวลา

QR code ลิงกแ์ หลง่ เรยี นร้อู อนไลน์
ภายใต้โครงการ Project 14 ของ สสวท.
เรือ่ ง แบบจาลองอะตอมแบบกลมุ่ หมอกอเิ ลก็ ตรอน

2.2 อนภุ าคมลู ฐานของอะตอมและไอโซโทป

2.2.1 ความรูท้ ่วั ไปเกี่ยวกับอนภุ าคมลู ฐาน
จากหัวข้อที่ 2.1 เก่ียวกับวิวัฒนาการของแบบจาลองอะตอมทั้ง 5 แบบ สามารถสรุปได้ว่า

อะตอมมีองค์ประกอบพื้นฐานที่เรียกว่า อนุภาคมูลฐานของอะตอม จานวน 3 ชนิด ได้แก่ โปรตอน นิวตรอน
และอิเลก็ ตรอน

ในทางเคมี คาว่า อนภุ าคมูลฐาน มักจะถูกนิยามว่า เป็นอนุภาคที่เล็กที่สุดในอะตอมท่ีแบ่งแยก
ย่อยอีกไม่ได้ ซ่ึงก็เข้าใจกันว่า คือ โปรตอน นิวตรอน และ อิเล็กตรอน แต่ในทางฟิสิกส์ ได้มีการค้นพบ
อนุภาคท่ีขนาดเล็กกว่าโปรตอนและนิวตรอน น่ันคือ ควาร์ก (Quark) เมื่อปี ค.ศ. 1964 (พ.ศ. 2507)
โดยนักวิทยาศาสตร์ชื่อ Murray Gell-Mann และ George Zweig ได้ทาการทดลองยิงอนุภาคโปรตอน
ความเร็วสงู ไปชนกันใหแ้ ตกสลาย การพบอนภุ าคดงั กล่าว ทาให้ Gell-Mann ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์
ในปี ค.ศ. 1969 (พ.ศ. 2512)

ควาร์กท่ีถูกค้นพบมีท้ังหมด 6 ตัว คือ Up quark, Down quark, Strange quark, Charm
quark, Bottom quark และ Top quark โดยนวิ ตรอนและโปรตอนเกิดจากการรวมกนั ของควารก์ นิวตรอน
ประกอบด้วย Up quark 1 ตัว และ Down quark 2 ตัว ส่วนโปรตอนประกอบด้วย Up quark 2 ตัว และ
Down quark 1 ตัว และควาร์กเป็นอนุภาคท่ีไม่สามารถแบ่งแยกได้อีก มีขนาด 10‒15 nm นอกจากนั้น

เอกสารประกอบการสอน 41 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

2
ยังมีอนุภาคกลูออน (Gluon) ท่ีนาพาแรงนิวเคลียร์อย่างเข้มเชื่อมอนุภาคควาร์กเข้าด้วยกัน (ทาให้ควาร์ก
ไม่แยกเป็นอิสระ) ดงั รูปที่ 2.14

อะตอมและสมบัติของธา ุต รูปท่ี 2.14 แสดงองค์ประกอบของควารก์ ในนวิ ตรอนที่อยู่ในนวิ เคลียสของอะตอม

ทม่ี าของรปู : http://www.rmutphysics.com/charud/naturemystery/atom/atom1.gif

อย่างไรก็ตาม การกล่าวถึง “อนุภาคมูลฐานของอะตอม” ในวิชาเคมีนั้น ยังคงกล่าวถึงเพียง
อนภุ าค 3 ชนดิ ไดแ้ ก่ โปรตอน นิวตรอน และ อิเล็กตรอน ซงึ่ มีสมบัติ ดงั ตารางที่ 2.1

ตารางที่ 2.1 แสดงสมบตั ิบางประการของอนภุ าคมลู ฐานท้งั 3 ชนิด

อนภุ าค สญั ลักษณ์ ประจไุ ฟฟ้า (คลู อมบ์) ชนิดประจุไฟฟา้ มวล (กรัม)

อิเล็กตรอน e หรือ e- 1.602 x 10–19 ลบ 9.109 x 10–28
โปรตอน p หรือ p+ 1.602 x 10–19 บวก 1.673 x 10–24
นิวตรอน n หรือ n0 ไม่มปี ระจุ (เปน็ กลาง) 1.675 x 10–24
0

2.2.2 การทดลองเกย่ี วกับประจุและมวลของอิเลก็ ตรอน
2.2.2.1 การหาคา่ ประจตุ อ่ มวล (e/m) ของทอมสัน
หลักการ คือ เม่ือรังสีแคโทดอยู่ในสนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็ก รังสีจะเบนไปจากแนวเดิม

โดยรังสีจะเบนเข้าหาข้ัวใต้ของสนามแม่เหล็ก (จุด A) และเบนเข้าหาข้ัวบวกของสนามไฟฟ้า (จุด C) ดังน้ัน
จึงปล่อยลารังสีผ่านสนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็ก แล้วใช้อีกสนามหน่ึงมาปรับให้รังสีเบนกลับเป็นเส้นตรง
เหมอื นเดิม (จุด B) ดังรูปที่ 2.15

ศึกษาการทดลองเพ่มิ เติม
โดยสแกน QR code

รูปท่ี 2.15 แสดงการดดั แปลงหลอดรังสีแคโทด เพอ่ื หาค่า e/m ของอเิ ล็กตรอน

ดดั แปลงรปู จาก : Raymond Chang, 2010

เอกสารประกอบการสอน 42 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

2

แรงผลักจากสนามไฟฟ้าจะบอกว่ามีประจุลบอยู่เท่าใด ส่วนแรงผลักจากสนามแม่เหล็กนั้น อะตอมและสมบตั ขิ องธาตุ
จะบอกวา่ อนุภาคมีมวลเท่าใด จึงหาคา่ ในรูปของอตั ราส่วนประจุตอ่ มวลของอเิ ล็กตรอน (e/m) ได้

ขอ้ สรปุ
(1) อิเล็กตรอนเป็นองค์ประกอบร่วมท่ีพบในอะตอมของธาตุทุกชนิด เพราะเม่ือทดลองซ้า
โดยเปลี่ยนชนิดของโลหะท่ีใช้เป็นข้ัวแคโทด และเปลี่ยนชนิดของแก๊สที่บรรจุ พบว่า ผลการทดลองยังเป็น
เชน่ เดิม
(2) อัตราสว่ นประจุต่อมวลของอิเล็กตรอน เท่ากับ 1.76 x 108 คลู อมบ์ต่อกรัม

2.2.2.2 การทดลองหยดน้ามนั ของมลิ ลิแกน เพื่อหาประจุไฟฟา้ ของอเิ ล็กตรอน
หลักการ คือ การสเปรย์น้ามันให้เป็นละออง โดยใช้ตัวทาละออง (Atomizer) ละอองน้ามันที่
เกิดขึ้นมีจานวนมาก แต่จะผ่านรูเล็ก ๆ บนขั้วไฟฟ้าบวกลงไปได้จานวนไม่มากนัก (ในรูปที่ 2.16 สมมติให้
เห็น 1 ละออง) ในขณะเดียวกันจะฉายรังสีเอ็กซ์ ทาให้อากาศภายในน้ันแตกตัวเป็นอนุภาคบวก (ไอออน
บวก) และอนุภาคลบ (อิเล็กตรอน) ไอออนบวกและอิเล็กตรอนที่เกิดข้ึนจะไปเกาะที่หยดน้ามัน ทาให้
หยดน้ามันเกิดมีประจุ อิเล็กตรอนที่ไปเกาะท่ีหยดน้ามันอาจจะไปเกาะเพียง 1 อนุภาค หรือมากกว่า
เชน่ เดยี วกบั ไอออนบวกกไ็ ปเกาะท่หี ยดน้ามนั ได้เชน่ กัน
เมื่อให้สนามไฟฟ้าระหว่างขั้วไฟฟ้าท้ังสอง จะมีท้ังหยดนา้ มันที่ลอยข้ึนด้านบนและหยดที่ตกลง
ด้านล่าง ข้ัวไฟฟ้าลบด้านล่างจะดึงดูดกับหยดน้ามันท่ีมีไอออนบวกทาให้เคลื่อนที่ลง และขั้วไฟฟ้าบวก
ด้านบนจะดึงดูดกับหยดน้ามันท่ีมีอิเล็กตรอนเกาะอยู่ให้ลอยข้ึนไป แรงดึงดูดน้ีเรียกว่า “แรงเน่ืองจาก
สนามไฟฟ้า” ในขณะเดียวกัน หยดน้ามันก็มีมวล จึงมีแรงอีกชนิดหน่ึงมากระทาในทิศทางตรงข้าม น่ันคือ
“แรงเนื่องจากแรงดึงดูดของโลก” เมื่อปรับค่าสนามไฟฟ้าจนกระทั่งหยดน้ามัน (ท่ีมีอิเล็กตรอนเกาะอยู่)
ลอยนิ่ง (มองดูผ่านกล้อง) แสดงว่า แรงกระทาต่อหยดน้ามัน อันเน่ืองมาจาก แรงเน่ืองจากสนามไฟฟ้า
เท่ากับ แรงเนอ่ื งจากแรงดึงดดู ของโลก จึงสามารถนามาคานวณคา่ ของประจไุ ฟฟา้ ของอิเล็กตรอนได้

รูปท่ี 2.16 การทดลองหยดน้ามันของมลิ ลแิ กน เพอ่ื หาประจไุ ฟฟา้ ของอิเล็กตรอน

ดัดแปลงรปู จาก : http://www.learner.org/courses/chemistry/images/text_img/millikan_oil_drop.jpg

เอกสารประกอบการสอน 43 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

อะตอมและสมบัติของธา ุตบทท่ี

2
ถ้า E = สนามไฟฟ้า
q = ประจุไฟฟ้าบนหยดน้ามนั (กรณีน้คี ือ ประจุลบของอิเลก็ ตรอน)
F1 = แรงเน่อื งจากสนามไฟฟา้ ต่อหยดนา้ มัน จะไดว้ า่ F1 = Eq
ถ้า m = มวลของหยดนา้ มัน
g = ค่าคงท่ีของแรงดงึ ดูดของโลก
F2 = แรงเนอื่ งจากแรงดึงดูดของโลกต่อหยดนา้ มัน จะไดว้ า่ F2 = mg
เมอื่ พิจารณาหยดนา้ มนั ทลี่ อยนงิ่ หยดใดหยดหน่งึ จะได้ว่า
F1 = F2 หรอื mg = Eq หรอื q = mg/E
คา่ E และ g สามารถหาได้จากเครื่องมือทใี่ ช้ ส่วน m ซ่งึ เป็นมวลของหยดนา้ มนั หาได้จากสูตร
m = (4/3) r3d
เม่อื r = รศั มขี องหยดน้ามัน
d = ความหนาแนน่ ของน้ามัน
จะเหน็ ได้วา่ ค่า m , g และ E สามารถหาได้ ดงั นัน้ จึงคานวณประจุที่อยูบ่ นหยดนา้ มันได้

จากการทดลองพบว่าประจุท่ีอยู่บนหยดน้ามันนั้นมีค่าเท่ากับ 1.60 x 10-19 คูลอมบ์ หรือเป็น
จานวนเท่าของ 1.60 x 10-19 คูลอมบ์ เช่น 2 x 1.60 x 10-19 , 3 x 1.60 x 10-19 คูลอมบ์ เป็นต้น แสดงว่า
จานวนประจุท่อี ยู่บนหยดนา้ มันที่มคี า่ นอ้ ยที่สดุ คือ 1.60 x 10-19 คลู อมบ์

ค่าของประจุ 1.60 x 10-19 คูลอมบ์ จึงเป็นคา่ ประจุของอิเลก็ ตรอน 1 อนุภาค กล่าวคือ
ถ้ามี 1 อิเล็กตรอน เกาะบนหยดน้ามัน จะได้ประจุ = 1.60 x 10-19 คลู อมบ์
ถา้ มี 2 อิเล็กตรอน เกาะบนหยดน้ามัน จะไดป้ ระจุ = 2 x 1.60 x 10-19 คลู อมบ์
ถ้ามี 3 อเิ ล็กตรอน เกาะบนหยดน้ามนั จะไดป้ ระจุ = 3 x 1.60 x 10-19 คูลอมบ์

ดงั นน้ั จากการทดลองของมลิ ลแิ กน ได้ประจุของอเิ ล็กตรอนมคี ่าเท่ากับ 1.60 x 1019 คลู อมบ์

จากการทดลองของทอมสัน
ได้คา่ ประจตุ ่อมวลของอเิ ล็กตรอน e/m = 1.76 x 108 คูลอมบ/์ กรัม

จากการทดลองของมลิ ลิแกน ไดค้ ่าประจุของอเิ ล็กตรอน (e) = 1.60 x 10-19 คูลอมบ์
เพราะฉะน้นั จงึ หามวลของอเิ ล็กตรอน (m) ได้ = 9.1 x 10-28 กรัม

เอกสารประกอบการสอน 44 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

2

2.2.3 สญั ลักษณน์ ิวเคลียร์ และไอโซโทป ไอโซโทน ไอโซบาร์ อะตอมและสมบตั ขิ องธาตุ
2.2.3.1 สัญลักษณ์นิวเคลยี ร์
สัญลักษณ์นิวเคลียร์ คือ สัญลักษณ์ของธาตุท่ีแสดงรายละเอียดของอนุภาคมูลฐานของ

อะตอม โดยแสดงเลขอะตอมไวต้ รงมมุ ลา่ งซา้ ย และแสดงเลขมวลไวต้ รงมมุ บนซา้ ย ของสญั ลักษณข์ องธาตุ

เลขอะตอม (Z) เทา่ กบั จานวนโปรตอน [เป็นเสมอื นเลขประจาตวั ของธาตใุ ด ๆ]
(กรณีอะตอมสภาวะเป็นกลาง จานวนโปรตอน=จานวนอิเลก็ ตรอน)

เลขมวล (A) เทา่ กับ จานวนโปรตอน + จานวนนวิ ตรอน
ดงั นน้ั จานวนนวิ ตรอน = A – Z

ตัวอย่างแสดงดังตารางท่ี 2.2

ตารางที่ 2.2 ตัวอย่างการเขยี นสัญลกั ษณน์ วิ เคลียรแ์ ละการระบุจานวนอนภุ าคมลู ฐานของอะตอมบางชนดิ

สัญลกั ษณน์ วิ เคลียร์ เลขอะตอม เลขมวล จานวนโปรตอน จานวนอิเลก็ ตรอน จานวนนิวตรอน

23 Na 11 23 11 11 12
11

223 Fr 87 223 87 87 136
87

235 U 92 235 92 92 143
92

2.2.3.2 ไอโซโทป ไอโซโทน และไอโซบาร์

(1) ไอโซโทป (Isotope) คือ ธาตุชนิดเดียวกัน มีเลขอะตอม (จานวนโปรตอน) เท่ากัน

แต่มีเลขมวลและจานวนนิวตรอนตา่ งกัน เชน่ ธาตุคารบ์ อน มี 3 ไอโซโทป คอื 12 C 13 C 14 C
6 6 6

(2) ไอโซโทน (Isotone) คือ ธาตุต่างชนิดกัน (เลขอะตอมไมเ่ ทา่ กัน) แตม่ ีจานวนนวิ ตรอน

เทา่ กัน เช่น 12 C กบั 11 B เป็นไอโซโทนกัน เพราะจานวนนิวตรอนเทา่ กัน คือ 6 อนุภาค
6 5

(3) ไอโซบาร์ (Isobar) คือ ธาตุต่างชนิดกัน (จานวนโปรตอนไม่เท่ากัน) แต่มีเลขมวล

เท่ากัน เชน่ 13 C กบั 13 N เปน็ ไอโซบารก์ นั เพราะเลขมวลเทา่ กนั คือ 13
6 7

QR code ลิงก์แหลง่ เรยี นรอู้ อนไลน์
ภายใต้โครงการ Project 14 ของ สสวท.
เรอ่ื ง เลขอะตอม เลขมวล และไอโซโทป

เอกสารประกอบการสอน 45 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

2
แบบฝึกหัดท่ี 2.1 : อนุภาคมูลฐานของอะตอมและการเขียนสัญลกั ษณน์ ิวเคลียร์

1. จงเติมขอ้ มูลในตารางใหค้ รบถว้ นและถกู ต้อง

อะตอมและสมบัติของธา ุต สัญลกั ษณ์ จานวนอนภุ าค สญั ลักษณ์
ของธาตุ/
ขอ้ ช่ือธาต/ุ ชื่อไอออน ไอออน เลข เลข นิวเคลียร์

n p e- มวล อะตอม ของธาตุ/
ไอออน

ข้อ 1 - 8 : สญั ลักษณ์นิวเคลียร์ของธาตุ

1) โบรมีน Bromine Br 45 35

2) คลอรนี Chlorine 1367 Cl
3) โซเดียม Sodium
4) 23 Na
11

201 80

5) Au 79 197

6) Bismuth Bi 209 83

7) ซีนอน Xenon 54 131

8) Uranium U 146 92
13 10 27
ขอ้ 9 – 16 : สญั ลกั ษณ์นวิ เคลยี ร์ของไอออน

9) แคลเซียมไอออน Ca2+ 40 Ca2+
20

10) Aluminium ion

11) Chloride ion Cl‒ 35 Cl–
12) ไนไตรด์ไอออน N3‒ 7 17
13) ซลั ไฟด์ไอออน S2‒ 16
14) แมงกานีส(II)ไอออน Mn2+ 14
32
55 25

15) โครเมยี ม(VI)ไอออน Cr6+ 28 18

16) Lead(II) ion 82 207

เอกสารประกอบการสอน 46 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

บทที่

2

2. กาหนดสญั ลกั ษณน์ วิ เคลียรข์ องธาตุ A55 G54 B62 C74 A57 D E G75 55 53

26 25 28 33 26 34 24 25

1) ธาตุใดบา้ งเปน็ ไอโซโทปกนั ………………………………………………………………………………………………

2) ธาตุใดบา้ งเปน็ ไอโซโทนกัน………………………………………………………………….…………..……………… อะตอมและสมบตั ขิ องธาตุ

3) ธาตใุ ดบ้างเป็นไอโซบารก์ นั …………………………….………………………………………………..………………

3. ไอโซโทปของธาตุชนิดหนึ่งมีประจุในนิวเคลียสเป็น 3 เท่าของประจุในนิวเคลียสของไฮโดรเจน และมี
เลขมวลเป็น 7 เท่าของมวลไฮโดรเจน จงระบุจานวนโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอนของธาตุน้ี พร้อม
เขียนสญั ลกั ษณ์นิวเคลียร์….…………………………………………………………………………………………………………………

4. จงเขียนสัญลักษณ์นิวเคลียร์ของธาตุท่ีมีจานวนโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน ดังต่อไปนี้
(ใหใ้ ช้สญั ลักษณข์ องธาตจุ ริงตามตารางธาตุ)

1) โปรตอน = 19 นวิ ตรอน = 20 อเิ ล็กตรอน = 18 เขยี นสัญลักษณน์ ิวเคลียร์ ไดด้ ังน้ี……..………..

2) โปรตอน = 24 นิวตรอน = 28 อิเล็กตรอน = 21 เขยี นสัญลักษณ์นิวเคลียร์ ได้ดงั นี้……………….

5. ธาตุหรอื ไอออนในข้อใด มจี านวนอิเลก็ ตรอนมากกวา่ นิวตรอน

ก. A25

12

ข. A25 2+

12

ค. A25 3–

12

ง. A25 –

12

6. ขอ้ ความใดถกู ต้อง

ก. นิวเคลยี สของ 17 Cl– มปี ระจุเปน็ ลบ

ข. S35 กบั 37 Cl มจี านวนอิเลก็ ตรอนเท่ากนั
17
16

ค. 11 Na+ มีจานวนอเิ ล็กตรอนมากกว่า 8 O2– อยู่ 3 อิเล็กตรอน

ง. 37 Cl มีจานวนอเิ ลก็ ตรอนนอ้ ยกวา่ จานวนนวิ ตรอนของ S35
17
16

เอกสารประกอบการสอน 47 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

อะตอมและสมบัติของธา ุตบทท่ี

2

2.3 คล่นื แม่เหลก็ ไฟฟา้ และสเปกตรัม
2.3.1 คลืน่ แม่เหลก็ ไฟฟา้

คล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้า เป็นคลื่นชนิดหน่ึงท่ีไม่ต้องใช้ตัวกลางในการเคลื่อนที่ จึงสามารถเคล่ือนที่
ในสุญญากาศได้

คุณสมบตั ิของคลืน่ มี 2 ประการ คือ
2.3.1.1 ความยาวคล่ืน (Wavelength) หมายถึง ระยะทางที่คล่ืนเคลื่อนที่ ครบ 1 รอบ
มหี น่วยเป็น เมตร (m) หรอื หนว่ ยยอ่ ยของเมตร เชน่ นาโนเมตร
2.3.1.2 ความถ่ี (Frequency) หมายถึง จานวนรอบของคล่ืนท่ีผ่านจุดใดจุดหน่ึงในเวลา
1 วินาที จึงมีหน่วยเป็น จานวนรอบต่อวินาที (s–1) หรือเรียกชื่อเฉพาะว่า เฮิรตซ์ (Hz) ความยาวคล่ืนและ
ความถ่ขี องคลนื่ อธบิ ายไดด้ ังรูปที่ 2.17

รปู ท่ี 2.17 ความยาวคล่นื และความถี่

ดดั แปลงรปู จาก: https://www.clinuvel.com/photomedicine/physics-optics-skin/electromagnetic-spectrum/understanding-
the-electromagnetic-spectrum

2.3.2 รปู แบบของสเปกตรมั
สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า ประกอบด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าท่ีมีความยาวคลื่นต่าง ๆ กัน และ

มีความถี่ต่อเน่ืองกันเป็นช่วงกว้าง มีท้ังช่วงท่ีมองเห็นได้และมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า มีชื่อเรียกแตกต่างกัน
ดงั รูป 2.18

รูปที่ 2.18 ชนิดของคลื่นแมเ่ หล็กไฟฟา้ ที่มคี วามยาวคลืน่ ตา่ ง ๆ

ดดั แปลงรปู จาก: http://www.radiondistics.altervista.org/images/spectrum.jpg

เอกสารประกอบการสอน 48 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

2

แสงท่ีประสาทตาของมนุษย์สามารถรับรู้ได้ เรียกว่า แสงท่ีมองเห็นได้ (Visible light) อะตอมและสมบตั ขิ องธาตุ
มีความยาวคลน่ื อยใู่ นช่วง 400 – 700 นาโนเมตร ซึ่งประกอบด้วยแสงสีต่าง ๆ กัน แต่ประสาทตาของมนุษย์
ไม่สามารถแยกแสงที่มองเห็นจากดวงอาทิตย์ออกเป็นสีต่าง ๆ ได้ ทาให้มองเห็นเป็นสีรวมกันสีเดียว เรียกว่า
แสงขาว สเปกตรัมของธาตทุ ไี่ ดจ้ ากการแยกดว้ ยอปุ กรณแ์ ยกแสง มอี ยู่ 2 รูปแบบใหญ่ ๆ (รูปที่ 2.19) ได้แก่

2.3.2.1 สเปกตรัมต่อเน่ือง (Continuous spectrum) คือ สเปกตรัมที่ประกอบด้วยแถบสี
ท่ีค่อย ๆ กลืนกันไปจากสีหน่ึงไปยังอีกสีหน่ึง ไม่ได้แยกเป็นเส้นอย่างชัดเจน หรืออาจจะเรียกว่า
“แถบสเปกตรัม” เช่น เมื่อให้แสงขาวผ่านอุปกรณ์แยกแสง เช่น ปริซึม หรือ เกรตติง แสงขาวจะ
แยกออกเป็นสีรุ้งต่อเน่ืองกัน เรียกว่า แถบสเปกตรัมของแสงขาว ซ่ึงปรากฏการณ์น้ีอธิบายได้ว่า เมื่อแสง
เดินทางจากต้นกาเนิดผ่านตัวกลางต่างชนิดกัน จะเกิดการหักเห เน่ืองจากแสงท่ีมีความยาวคลื่นต่างกันจะ
หักเหไดไ้ มเ่ ทา่ กนั ชว่ งความยาวคล่ืนของแต่ละแถบสนี ้ัน เป็นดังตารางท่ี 2.3

ตารางที่ 2.3 แสดงชว่ งความยาวคล่ืนของแถบสีตา่ ง ๆ ในสเปกตรมั ของแสงขาว

แถบสี ความยาวคลน่ื (นาโนเมตร)

สีม่วง 400 – 420
สคี ราม-น้าเงิน 420 – 490
490 – 580
สเี ขยี ว 580 – 590
สเี หลือง 590 – 650
สีแสด (สีสม้ ) 650 – 700
สแี ดง

2.3.2.2 สเปกตรัมไม่ต่อเน่ือง (Discontinuous spectrum) คือ สเปกตรัมที่ประกอบด้วย
เส้นสว่างบนพ้ืนมืดดา หรือ เส้นมืดดาท่ีปรากฏบนพ้ืนของสเปกตรัมแบบตอ่ เน่ือง อาจเรียกว่า เส้นสเปกตรัม
(Line spectrum) ซงึ่ แบง่ สเปกตรมั ได้อีก 2 ลกั ษณะ คือ

(1) สเปกตรัมเปล่งแสง (Emission spectrum) เกิดจากอะตอมของธาตุได้รับการกระตุ้น
จากพลงั งานไฟฟ้าหรือความรอ้ น อิเล็กตรอนภายในอะตอมเปล่ียนระดับพลังงานจากสถานะพ้ืนไปยังสถานะ
กระตุ้น และเม่ืออเิ ล็กตรอนในสถานะกระตนุ้ กลบั สู่สถานะพ้ืน จึงปลดปล่อยพลงั งานแสงออกมา

(2) สเปกตรัมดูดกลืนแสง (Absorption spectrum) เกิดจากการผ่านแสงขาว (ซึ่งมีหลาย
ความยาวคลน่ื ) ผ่านอะตอมของธาตุ แสงในบางความยาวคล่ืนจะถูกอะตอมดูดกลืนเอาไว้ เพื่อให้อิเล็กตรอน
ภายในอะตอมเปล่ียนระดับพลังงานจากสถานะพ้ืนไปยังสถานะกระตุ้น จึงเห็นเป็นเส้นมืดดาบนแถบ
สเปกตรัม

เอกสารประกอบการสอน 49 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

บทที่

2

อะตอมและสมบัติของธา ุต รูปท่ี 2.19 แสดงรูปแบบของสเปกตรมั แบบต่าง ๆ

ดดั แปลงรปู จาก: http://physicsopenlab.org/wp-content/uploads/2016/03/Spectrum.jpg

2.3.3 การคานวณพลังงานของคลืน่ แม่เหลก็ ไฟฟ้า
มักซ์ พลังค์ นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน ได้ศึกษาพลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและได้

ขอ้ สรุปเกยี่ วกับความสมั พันธ์ระหว่างพลงั งานของคล่ืนแม่เหลก็ ไฟฟ้ากับความถีข่ องคล่ืนนั้นว่า “พลังงานของ
คลนื่ แมเ่ หลก็ ไฟฟ้าจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความถ่ขี องคลนื่ ” ดังน้ี

Eα ν

จากความสัมพนั ธ์ข้างตน้ สามารถเขียนในรูปสมการได้ เมือ่ นาค่าคงท่คี ่าหน่งึ มาคูณ จะไดว้ า่

E = hν

เมือ่ E คือ พลงั งาน มีหน่วยเป็น จูล (J)
คือ คา่ คงตวั ของพลงั ค์ (Planck’s constant)
h มีค่าเท่ากับ 6.625 x 10–34 จลู •วินาที (J•s)
คอื ความถี่ของคลน่ื แมเ่ หล็กไฟฟ้า มีหน่วยเปน็ Hz หรอื s–1
ν

นอกจากน้ีความถ่ีของคลน่ื ยังมีความสมั พนั ธ์กบั ความยาวคลืน่ ดงั นี้

ν = c
λ

เม่ือ c คือ ความเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในสุญญากาศ ซึ่งเท่ากับ 2.99 x 108 ms-1
(อาจใช้ 3 x 108 ms-1) และ คือ λ ความยาวคลื่น ดังนัน้ พลังงานของคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้า จึงมีความสมั พันธ์
กบั ความถแ่ี ละความยาวคล่ืน ดงั น้ี

E = hν = hc
λ

เอกสารประกอบการสอน 50 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

บทที่

2

แบบฝึกหัดท่ี 2.2 : พลงั งานคลน่ื แม่เหลก็ ไฟฟ้า อะตอมและสมบตั ขิ องธาตุ
1. จงอธิบายความสมั พันธร์ ะหวา่ งความยาวคลื่น ความถ่ี และพลงั งานงานของคลนื่ แม่เหลก็ ไฟฟ้า
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

2. เหตุใด เสน้ สเปกตรัมของธาตไุ ฮโดรเจน ( 1 H) จงึ มีหลายเสน้ ทั้งท่เี ปน็ ธาตุทีม่ เี พยี ง 1 อิเลก็ ตรอน
1

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

3. เส้นสเปกตรัมเส้นหน่ึงของธาตุซีเซียม (Cs) มีความยาวคล่ืน 456 นาโนเมตร จะปรากฏเป็นสีใด
เพราะเหตใุ ด
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

4. จากภาพเส้นสเปกตรัมของธาตุไฮโดรเจน ในข้อ 2 ให้นักเรียนคานวณและเติมค่าตัวเลขท่ีได้ลงในตาราง

ดา้ นล่างนี้ ใหค้ รบถ้วนและถูกตอ้ ง

ลาดบั ท่ี ความยาวคลนื่ , λ (nm) พลงั งาน, E (J) ผลตา่ งระหว่างพลังงานของ
เสน้ สเปกตรัมท่ีอยถู่ ดั กัน, ∆E (J)
[เรียงจากนอ้ ยไปมาก]

1

2

3

4

จงแสดงการคานวณพลังงานของสเปกตรมั ทม่ี ีความยาวคล่ืนสั้นทสี่ ุด
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

เอกสารประกอบการสอน 51 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

อะตอมและสมบัติของธา ุตบทท่ี

2
5. จากขอ้ 4 จงเขียนขอ้ สรปุ เกยี่ วกับผลต่างระหวา่ งพลงั งานของเสน้ สเปกตรมั ท่อี ยู่ถัดกนั
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

6. จากการสรุปในข้อ 5 มีความสัมพันธ์กับระดับพลังงานของอิเล็กตรอนในอะตอม ตามแบบจาลองอะตอม
ของโบร์อยา่ งไร
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

7. คลนื่ แมเ่ หลก็ ไฟฟ้าท่ีมคี วามถ่ี 8.50 x 104 Hz มีพลงั งานกี่จูล (J)
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

8. จงคานวณผลต่างระหว่างพลังงานในหน่วยกิโลจูล (kJ) ระหว่างเส้นสเปกตรัมท่ีมีความยาวคล่ืน 434 nm
และเสน้ สเปกตรมั ทม่ี ีความถี่ 4.56 x 1011 Hz
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

9. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่น 230 nm 480 nm และ 710 nm คลื่นชนิดใดมีค่าพลังงาน
มากทีส่ ุด และมพี ลังงานเท่าใด ในหนว่ ยจูล
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

10. คลื่นแมเ่ หล็กไฟฟ้าท่ีมพี ลงั งาน 4.16 x 10‒22 kJ มคี วามยาวคลน่ื เทา่ ใด ในหน่วยนาโนเมตร
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………….………………………………………………………………………………………………………………..

เอกสารประกอบการสอน 52 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

บทที่

2

2.4 การจดั เรยี งอิเล็กตรอนในอะตอม อะตอมและสมบตั ขิ องธาตุ

การจัดเรียงอิเล็กตรอนในอะตอมของธาตุน้ัน อาศัยพ้ืนฐานความรู้จากแบบจาลองอะตอมของโบร์
ที่กล่าวถึงระดับพลังงานของอิเล็กตรอน ซึ่งได้แก่ ระดับ K, L, M, N… หรือ n=1, n=2, n=3, n=4,…
ตามลาดับ ทั้งหมดนี้จะเรียกว่า “ระดับพลังงานหลัก (Shell)” นอกจากนั้น ระดับพลังงานหลักยังถูกแบ่ง
ออกเป็น “ระดับพลังงานย่อย (Subshell)” โดยเกย่ี วข้องกบั แบบจาลองอะตอมแบบกลุม่ หมอกอิเลก็ ตรอน
ท่ีกล่าวว่า อิเล็กตรอนมีอาณาเขตการหมุนรอบตัวเองและหมุนรอบนิวเคลียส ในทิศทางต่าง ๆ จนเกิดเป็น
รูปร่างสามมิติที่แตกต่างกัน ซึ่งถูกเรียกว่า “ออร์บิทัล (Orbital)” เปรียบเสมือน “บ้านของอิเล็กตรอน”
ประกอบไปด้วยออร์บิทัล s, p, d และ f แสดงให้เห็นว่า การจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อยและ
ระดับพลังงานหลัก มีความสัมพันธ์กัน ดังนั้น หากนักเรียนเข้าใจในการจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงาน
ย่อยอย่างถูกตอ้ งแล้ว กจ็ ะสามารถแสดงการจัดเรียงอเิ ล็กตรอนในระดบั พลังงานหลักได้อยา่ งถูกต้องเชน่ กนั

2.4.1 รปู รา่ งของออรบ์ ิทลั
2.4.1.1 รูปร่างของ s-orbital เป็นทรงกลม มี 1 แบบ (ขนาดจะใหญ่ข้ึนตามลาดับพลังงาน

หลกั ดังรปู ที่ 2.20) บรรจุอเิ ล็กตรอนได้มากท่ีสดุ 2 อเิ ลก็ ตรอน

รูปท่ี 2.20 รูปรา่ งของ s-orbital

ที่มาของรปู : https://www.ck12.org/book/CK-12-Chemistry-Concepts-Intermediate/section/5.13/

2.4.1.2 รูปร่างของ p-orbital เป็นรูปทรงคล้ายดัมเบล มี 3 แบบ คือ px py pz ดังรูปที่
2.21 บรรจอุ ิเลก็ ตรอนได้มากทส่ี ดุ 6 อเิ ล็กตรอน

รูปที่ 2.21 รปู ร่างของ p-orbital

ที่มาของรปู : https://www.ck12.org/book/CK-12-Chemistry-Concepts-Intermediate/section/5.13/

เอกสารประกอบการสอน 53 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

บทที่

2
2.4.1.3 รูปร่างของ d-orbital มี 5 แบบ ดังรูปท่ี 2.22 บรรจุอิเล็กตรอนได้มากที่สุด
10 อิเล็กตรอน

อะตอมและสมบัติของธา ุต

รูปที่ 2.22 รปู รา่ งของ d-orbital

ทีม่ าของรปู : https://www.ck12.org/book/CK-12-Chemistry-Concepts-Intermediate/section/5.13/

2.4.1.4 รูปร่างของ f-orbital มี 7 แบบ ดังรูปที่ 2.23 บรรจุอิเล็กตรอนได้มากท่ีสุด
14 อิเล็กตรอน

รปู ท่ี 2.23 รูปร่างของ f-orbital

ที่มาของรปู : https://www.ck12.org/book/CK-12-Chemistry-Concepts-Intermediate/section/5.13/

เพ่ือให้ง่ายต่อการเข้าใจ จึงมักใช้ช่องสี่เหลี่ยมแทนออร์บิทัล (แต่ละช่องบรรจุได้เต็ม
2 อิเล็กตรอน) ดังน้ี

s-orbital
p-orbital
d-orbital
f-orbital
ขณะทอี่ ิเล็กตรอนหมุนรอบนิวเคลียสน้ัน จะมีการหมุนรอบตวั เองไปด้วย เกิดข้ึน 2 ทิศทาง คือ
หมุนตามเข็มนาฬิกา เรียกว่า Spin up แทนด้วยสัญลักษณ์ และหมุนทวนเข็มนาฬิกา เรียกว่า
Spin down แทนด้วย
(คำว่ำ spin (สปิน) เป็นคำทใี่ ชบ้ ง่ บอกลักษณะกำรหมนุ รอบตัวเองของอิเล็กตรอน)

เอกสารประกอบการสอน 54 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

2

2.4.2 หลกั การและกฎทเี่ ก่ียวข้องกบั การจัดเรยี งอิเล็กตรอนลงในออรบ์ ิทลั อะตอมและสมบตั ขิ องธาตุ
การบรรจอุ ิเล็กตรอนลงในออร์บิทัล จะตอ้ งคานงึ ถึงหลกั การและกฎ 4 ข้อ ต่อไปนี้
2.4.2.1 หลกั การอาฟบาว (Aufbau Principle)
การบรรจุอิเล็กตรอนต้องบรรจุในออร์บิทัลท่ีมีพลังงานต่าสุดและว่างอยู่ก่อนเสมอ เพราะจะ

ทาให้พลงั งานรวมของอะตอมตา่ ท่ีสุด และมคี วามเสถียรทสี่ ดุ
ระดับพลังงานของออร์บิทัล สามารถเรียงลาดับจากต่าไปสูง โดยอาศัยแผนภาพด้านล่างน้ี

โดยลากเสน้ ทแยงจากมมุ ขวาบนลงไปยังซ้ายล่าง ผา่ นออร์บทิ ลั ใดก่อน แสดงวา่ มีพลังงานตา่ กว่า ดังนี้
n = 1 1s
n = 2 2s 2p
n = 3 3s 3p 3d
n = 4 4s 4p 4d 4f
n = 5 5s 5p 5d 5f
n = 6 6s 6p 6d 6f
n = 7 7s 7p 7d 7f

เรยี งลาดับพลังงานได้เป็น …………………………………………………………………………………………………………………

ข้อสังเกต : ตั้งแต่ระดับพลังงานหลัก n =3 ข้ึนไป จะมีการซ้อนเหล่ือมของระดับพลังงานย่อย เน่ืองจาก
ระดับพลังงานหลักท่อี ยู่ถดั กนั จะชดิ กนั มากขน้ึ ดังรูปท่ี 2.24

รปู ที่ 2.24 แผนภาพระดับพลังงานของอิเล็กตรอนในอะตอม

ดัดแปลงรปู จาก: http://www.satriwit3.ac.th/files/1210252020285154_1504020551350.jpg

เอกสารประกอบการสอน 55 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

อะตอมและสมบัติของธา ุตบทที่

2
2.4.2.2 กฎของฮนุ ด์ (Hund’ rule)
การบรรจุอิเล็กตรอนในออร์บิทัลท่ีมีพลังงานเท่ากัน ให้บรรจุในลักษณะที่มีอิเล็กตรอนเด่ียว
มากที่สดุ เม่อื มอี ิเล็กตรอนเหลือจงึ บรรจเุ ปน็ คู่
เชน่ มี 6 อิเลก็ ตรอน จดั ลงใน d-orbital เปน็ ดงั น้ี
2.4.2.3 หลกั การกดี กนั ของเพาลี (Pauli Exclusion Principle)
อิเล็กตรอนคู่ใดคู่หน่ึงในออร์บิทัลเดียวกัน ต้องมีสมบัติไม่เหมือนกัน หมายถึงว่า ถ้าตัวหน่ึง
spin up อีกตัวหนึ่งจะตอ้ ง spin down
2.4.2.4 การบรรจแุ บบเต็มและแบบครึ่ง
อะตอมของธาตุท่ีมีการบรรจุอิเล็กตรอนเต็มในทุกออร์บิทัลที่มีพลังงานเท่ากัน เรียกว่า
“การบรรจุแบบเต็ม” (อะตอมเสถียรที่สุด) และถ้ามีการบรรจุอยู่เพียงครึ่งเดียว เรียกว่า “การบรรจุ
แบบครง่ึ ” (อะตอมเสถยี รรองลงมาจากแบบเต็ม)
เมอื่ ทราบหลักการจัดเรยี งอิเล็กตรอนแล้ว อีกส่ิงหนึ่งท่ีจะต้องทราบก็คอื การกาหนดสญั ลักษณ์
และการแปลความหมาย ดังนี้

เมื่อพิจารณาการจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานหลักและระดับพลังงานย่อยประกอบกัน
จะสามารถสรปุ จานวนอิเลก็ ตรอนสงู สุดในแต่ละระดับพลงั งานได้ ดงั ตารางที่ 2.4

ตารางที่ 2.4 แสดงจานวนอเิ ล็กตรอนทบ่ี รรจุไดม้ ากทส่ี ดุ ในแตล่ ะระดบั พลังงาน

ระดับ ออร์บิทัล จานวน e- มากทส่ี ดุ ใน จานวน e- มากทีส่ ุด
ในระดบั พลังงานหลัก
พลงั งานหลัก ในระดับพลงั งานย่อย ออรบ์ ิทลั ของระดับพลังงานย่อย
2
1s 2 8

2 s 2 18
p 6
32
s2

3p 6

d 10

s2

4 p 6
d 10

f 14

เอกสารประกอบการสอน 56 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

2

จานวนอิเล็กตรอนมากที่สุดท่ีมีได้ในแต่ละระดับพลังงานหลัก (คอลัมน์สุดท้ายในตารางท่ี 2.4)
จะมีคา่ เท่ากบั 2n2 เมือ่ n คือ ตวั เลขแสดงระดับพลังงานหลกั ไดแ้ ก่ 1, 2, 3, 4,…..

2.4.3 การจดั เรยี งอิเลก็ ตรอนลงในออร์บทิ ัล และ การระบุหมู่-คาบ อะตอมและสมบตั ขิ องธาตุ

ในที่นี้จะกล่าวถึง การจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อย เชื่อมโยงไปสู่การจัดเรียง

อเิ ลก็ ตรอนในระดบั พลังงานหลัก รวมถึงการระบหุ มู่และคาบในตารางธาตุ ซ่ึงจะแบ่งออกเป็น 2 กรณี คอื

2.4.3.1 การจดั เรยี งอเิ ลก็ ตรอนของธาตุเรพรีเซนเททฟี (กลุม่ A ในตารางธาต)ุ

ยกตัวอย่าง การจัดเรียงอิเล็กตรอนของธาตุ P31 : เม่ือพิจารณาเลขอะตอมพบว่า มีโปรตอน

15

15 อนุภาค ดังนั้น จงึ มีอิเล็กตรอน 15 อนุภาค จากนน้ั นาอเิ ลก็ ตรอนท้งั หมด บรรจุลงในออรบ์ ทิ ัล

สมมติว่า เราเปล่ียนการมองสัญลักษณ์สปินของอิเล็กตรอน เป็นตัวเลข จะทาให้เห็นลาดับ

การบรรจุอิเล็กตรอนสอดคล้องตามกฎและหลักการท้ัง 4 ข้อ ที่กล่าวมาในหัวข้อ 2.4.2 ได้ชัดเจนมากยิ่งขึ้น

(กาหนดอเิ ลก็ ตรอนท้ัง 15 อนภุ าค ให้เป็นตวั เลขตงั้ แต่ 1-15) จะได้ดังน้ี

1,2 3,4 5,8 6,9 7,10 11,12 13 14 15

1s 2s 2p 3s 3p

และถ้ามองสปินของตัวเลขที่กาหนดข้ึน ในออร์บิทัลเดียวกัน จะต้องเขียนตัวเลข ตัวใดตัวหนึ่ง
ให้กลบั หวั ซง่ึ การจดั แบบน้ี แสดงเพื่อความเขา้ ใจเทา่ นน้ั ไม่ใช่การจดั ทย่ี อมรบั ตามแบบสากล

การจัดท่ยี อมรับและเข้าใจกนั ท่ัวไป (เรียกวา่ การจดั เรยี งอเิ ลก็ ตรอนในออร์บิทลั ) จะเปน็ ดังน้ี

1s 2s 2p 3s 3p

อย่างไรก็ตาม การเขียนช่องส่ีเหลี่ยมแทนออร์บิทัล และการเขียนลูกศรแทนสปินของ

อิเล็กตรอน จะทาให้เกิดความยุ่งยากกับอะตอมที่มีอิเล็กตรอนมาก ๆ ดังนั้น จึงมีการกาหนดวิธีแสดง

การจดั เรยี งอิเล็กตรอนทสี่ ้นั ลง เป็นดงั น้ี

1s2 2s2 2p6 3s2 3p3

การจดั เรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานหลกั จะได้เป็น 2 8 5 ทาได้โดยการรวมอิเล็กตรอน

ในระดับพลังงานหลักเดียวกัน (ถ้ามองในเชิงคณิตศาสตร์ อาจกล่าวว่า สัมประสิทธิ์หน้าตัวอักษรเหมือนกัน

ให้นาเลขชก้ี าลังมารวมกนั )

1s2 2s2 2p6 3s2 3p3

n=1 n=2 n=3

นอกจากนั้น เรายังสามารถระบุหมู่และคาบของธาตุ P31 จากการจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับ

15

พลังงานหลัก 2 8 5 ไดด้ งั น้ี

- การระบุหมู่ ดูได้จากเลขตัวสุดท้าย (บ่งบอกถึงจานวนเวเลนซ์อิเล็กตรอน หรือ อิเล็กตรอน

วงนอกสดุ )

เอกสารประกอบการสอน 57 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

2 - การระบุคาบ ดูได้จากจานวนชุดตัวเลข หรือ ดูจากระดับพลังงานหลักสูงสุดท่ีมีอิเล็กตรอน

บรรจอุ ยู่ (บง่ บอกถงึ จานวนระดับพลังงานหลกั ตามแบบจาลองอะตอมของโบร)์

อะตอมและสมบัติของธา ุต ดังนนั้ 31 P จัดอย่ใู นหมู่ VA คาบท่ี 3
15

2.4.3.1 การจัดเรียงอเิ ลก็ ตรอนของธาตุแทรนซชิ นั (กลุม่ B ในตารางธาตุ)
การจัดเรียงอิเล็กตรอน และการระบุหมู่-คาบของธาตุแทรนซิชัน จะมีข้อแตกต่างจากหลักการ
ในกรณแี รกเลก็ นอ้ ย ขอยกตัวอย่างการจดั เรียงอิเลก็ ตรอนของธาตุแทรนซิชัน คาบที่ 4 ดงั ตารางที่ 2.5

ตารางท่ี 2.5 แสดงการจัดเรียงอิเลก็ ตรอนของธาตุแทรนซิชัน คาบท่ี 4

ธาตุ เลข การจดั เรียง e- การจดั เรียง การจดั เรยี ง e- หมู่ หมู่ คาบ
อะตอม ในระดับพลงั งานยอ่ ย e- ในระดับ เพื่อระบหุ มู่
พลงั งานหลัก (ตามระบบ (ตามระบบ 4
IUPAC) CAS) 4
Sc 21 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1 2 8 9 2 2 8 8 3 4
3 IIIB 4
Ti 22 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2 2 8 10 2 2 8 8 4 4 IVB 4
5 VB 4
V 23 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d3 2 8 11 2 2 8 8 5 6 VIB 4
7 VIIB 4
Cr 24 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5 2 8 13 1 2 8 8 6 8 4
9 VIIIB 4
Mn 25 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5 2 8 13 2 2 8 8 7 10
11 IB
Fe 26 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6 2 8 14 2 2 8 8 8 12 IIB

Co 27 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d7 2 8 15 2 2 8 8 9

Ni 28 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d8 2 8 16 2 2 8 8 10

Cu 29 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10 2 8 18 1 2 8 8 11

Zn 30 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 2 8 18 2 2 8 8 12

จากตาราง มขี อ้ สังเกต 2 ประเด็นหลกั ๆ ดงั นี้
(1) การจัดเรียงอิเล็กตรอนของธาตุ Cr (จัดแบบครึ่ง) และ Cu (จัดแบบเต็ม) น้ัน เป็นไปตาม
หลักการ “การบรรจุแบบเต็มและแบบครึ่ง” กล่าวคือ อิเล็กตรอน 1 อนุภาค ในระดับพลังงานย่อย 4s
ย้ายไปอยู่ในระดับพลงั งานยอ่ ย 3d
(2) การระบุหมู่ของธาตุ แทรนซิชัน (สังเกตคอลัมน์ การจัดเรียง e- เพ่ื อระบุหมู่ )
จะนาอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อย 4s และ 3d รวมกัน และให้ถือว่าเป็นจานวนอิเล็กตรอนวงนอกสุด
(เวเลนซ์อิเล็กตรอน) ตัวเลขตัวท้ายสุด ก็คือ หมู่ของธาตุ น่ันเอง อย่างไรก็ตาม การระบุหมู่มี 3 ระบบ
คอื ระบบ IUPAC ระบบยุโรป และระบบอเมริกา
ระบบของยุโรปและอเมริกา มีการเรียงลาดับหมู่ด้วยตัวเลขและตัวอักษรที่ต่างกัน จนเกิด
ความสับสน ดังน้ัน IUPAC จงึ กาหนดให้เรียงลาดับหมดู่ ้วยเลขอารบิก ต้ังแต่ 1-18

เอกสารประกอบการสอน 58 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

2

เปรียบเทียบการเรยี งลาดับหม่ทู ั้ง 3 ระบบ ดังน้ี

IUPAC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

ระบบ IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA IB IIB IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB อะตอมและสมบตั ขิ องธาตุ
ยุโรป

ระบบ IA IIA IIIB IVB VB VIB VIIB VIIIB IB IIB IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIA
อเมรกิ า

จากการที่ผู้เขยี นไดส้ ังเกตตารางธาตุหรือหนังสือท่ีผลิตออกมาจาหน่ายในเมืองไทย พบว่า นิยม

การเรียงลาดับหมู่ตามระบบของอเมริกามากกว่าระบบของยุโรป และบางแหล่งใช้ควบคู่กันระหว่างระบบ

ของ IUPAC กับระบบของอเมรกิ า

การจัดเรียงอิเล็กตรอนยังมีอีกหนึ่งรูปแบบที่สามารถทาได้ น่ันคือ การจัดเรียงอิเล็กตรอน

แบบย่อ โดยเขียนแก๊สเฉ่ือยในวงเล็บเหล่ียมแทนการจัดเรียงอิเล็กตรอนของแก๊สเฉ่ือยในชั้นถัดเข้ามาและ

แสดงเฉพาะการจัดเรยี งอิเล็กตรอนช้ันนอกสดุ เช่น

10Ne (มี 10 e-) จัดเรียงอเิ ลก็ ตรอนเป็น 1s2 2s2 2p6
11Na (มี 11 e-) จัดเรียงอิเลก็ ตรอนเปน็ 1s2 2s2 2p6 3s1
เขยี นยอ่ เปน็ [Ne]3s1

17Cl (มี 17 e-) จัดเรยี งอิเล็กตรอนเป็น 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
เขียนยอ่ เป็น [Ne]3s2 3p5

QR code ลงิ กแ์ หล่งเรยี นรู้ออนไลน์
ภายใตโ้ ครงการ Project 14 ของ สสวท.
เร่อื ง ระดบั พลังงานหลักและระดบั พลังงานยอ่ ย

แบบฝกึ หัดท่ี 2.3 : การจดั เรยี งอเิ ล็กตรอนในอะตอม
1. วาเนเดียมและเงิน มีเลขอะตอม 23 และ 47 ตามลาดับ จงแสดงการจัดเรียงอิเลก็ ตรอนในระดับพลังงาน
ยอ่ ยและจานวนอิเลก็ ตรอนในพลงั งานหลักของธาตทุ ั้งสอง
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

2. อะตอมของธาตุ A B และ C มกี ารจดั เรียงอเิ ลก็ ตรอน ดังนี้
ธาตุ A จัดเรียงอเิ ล็กตรอนเป็น 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2
ธาตุ B จัดเรยี งอิเลก็ ตรอนเป็น 1s2 2s2 2p6 3s2
ธาตุ C จดั เรยี งอเิ ลก็ ตรอนเปน็ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
จงตอบคาถาม
1) ธาตุ A B C มีเลขอะตอมเทา่ ใด ตามลาดับ……………………………………………………………

เอกสารประกอบการสอน 59 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

อะตอมและสมบัติของธา ุตบทที่

2
2) ธาตแุ ตล่ ะชนิดมีการจดั เรียงอเิ ลก็ ตรอนในระดบั พลงั งานหลกั อยา่ งไร
……………………………………………………………………………………………………………………………………………
3) จงระบหุ มแู่ ละคาบของธาตุทั้งสามชนิด
……………………………………………………………………………………………………………………………………………

3. จงระบุสญั ลักษณ์ของธาตทุ ี่มีการจัดเรยี งอิเลก็ ตรอนดงั ต่อไปน้ี และให้ระบุหมู่และคาบด้วย
1) [Ar]4s2 3d10 4p2 เป็นการจดั เรียงอเิ ล็กตรอนของธาตุ…………… และอยูใ่ นหมู่…..… คาบ……

2) [Ne]3s2 3p3 เปน็ การจดั เรยี งอิเล็กตรอนของธาตุ…………… และอยู่ในหมู่…..… คาบ……

3) [Kr]5s2 4d5 เปน็ การจัดเรยี งอเิ ล็กตรอนของธาตุ…………… และอยใู่ นหมู่…..… คาบ……

4. จงเขียนการจัดเรยี งอเิ ล็กตรอนในระดบั พลงั งานยอ่ ยของ Zn2+ Cu+ และ S2‒
1) Zn2+ ……………………………………………………………………………………………………………………………..
2) Cu+ ……………………………………………………………………………………………………………………………..
3) S2‒ ………………………………………………………………………………………………………………………………

5. พจิ ารณาการจดั เรยี งอเิ ล็กตรอนในสถานะพ้นื ของธาตุต่อไปน้ี
5B 15P 16S 18Ar 24Cr

เรยี งลาดบั ธาตุที่มีจานวนอิเลก็ ตรอนเด่ียวในอะตอมจากน้อยไปหามาก ได้ดังน้ี
…… < …... < …... < …... < …...

6. พิจารณาการจัดเรียงอิเลก็ ตรอนในสถานะพื้นของธาตใุ นภาวะท่ีเป็นอะตอมและไอออน ดังน้ี
A 1s2 2s2 2p4
D2‒ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
E+ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
G 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5
J2+ 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2

ข้อสรปุ ใด ไมถ่ กู ต้อง
ก. G และ J เป็นธาตแุ ทรนซชิ ัน
ข. ธาตุ A และ D อยใู่ นหมเู่ ดยี วกัน
ค. ธาตุ D และ E อยู่ในคาบเดียวกนั
ง. จานวนอิเล็กตรอนเด่ียวของธาตุ G มีมากกกวา่ ธาตุ J
จ. ธาตุ E มเี วเลนซ์อิเล็กตรอนอยูใ่ นระดับพลงั งานหลกั ท่ี 4

เอกสารประกอบการสอน 60 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

บทที่

2

2.5 ตารางธาตุ อะตอมและสมบตั ขิ องธาตุ

ในหัวข้อน้ีจะกล่าวถึง การจัดหมวดหมู่ของธาตุในยุคต่าง ๆ เพ่ือให้นักเรียนได้ทราบถึงวิวัฒนาการ
ของตารางธาตจุ ากอดีตจนถึงปจั จบุ นั และรายละเอียดตา่ ง ๆ ของตารางธาตทุ ีใ่ ช้อยู่ในปัจจบุ ัน

2.5.1 วิวัฒนาการของการจดั หมวดหม่ขู องธาตุ
2.5.1.1 การจัดธาตุแบบชดุ สาม
ปี พ.ศ. 2360 โยฮันน์ โวล์ฟกัง เดอเบอไรเนอร์ (Johann Wolfgang Dobereiner) จัดธาตุ

เป็นกลุม่ กลมุ่ ละ 3 ธาตุ เรียกวา่ ชุดสาม หรือ ไตรแอด (Triad) ซงึ่ มหี ลักการว่า “ถ้านาธาตุสามชนิดมาเรียง
ตามมวลอะตอมจากน้อยไปมาก ธาตุที่อยู่ตรงกลางจะมีมวลอะตอมพอ ๆ กับมวลอะตอมเฉล่ียของ
อกี สองธาตุ และธาตุในกลมุ่ เดียวกันน้ีจะมสี มบัติคลา้ ยคลงึ กัน” เชน่

ต่อมาพบว่า หลักการน้ีเป็นเพียงความบังเอิญเท่านั้น เพราะไม่สามารถนาไปใช้กับธาตุ
กลุ่มอื่น ๆ ท่ีมีสมบัติคล้ายคลึงกันได้อย่างหลากหลาย ทาให้การจัดธาตุด้วยวิธีการนี้ไม่เป็นที่ยอมรับในเวลา
ตอ่ มา

2.5.1.2 การจดั ธาตุโดยใช้กฎออกเตฟ
ปี พ.ศ. 2407 จอห์น นิวแลนดส์ (John Newlands) เสนอกฎออกเตฟ (Law of Octaves)

กล่าววา่ “ถ้าเรียงธาตุตามมวลอะตอมจากนอ้ ยไปมาก พบว่า ธาตทุ ี่ 8 จะมีสมบัติเหมือนธาตทุ ี่ 1 เสมอ ไม่ว่า
จะเรมิ่ นับ 1 ท่ีธาตุใดก็ตาม (ท้งั นี้ ไม่รวมธาตุไฮโดรเจนและแกส๊ เฉอ่ื ย)” ดงั นี้

ถ้านับ Li เป็นธาตุที่ 1 ธาตุที่ 8 คือ Na และทั้งสองธาตุ ก็มีสมบัติคล้ายคลึงกัน (เป็นโลหะ
เหมือนกนั ) ถ้านับ N เป็นธาตุท่ี 1 ธาตทุ ่ี 8 คือ P ทั้งสองธาตุก็มสี มบตั ิเปน็ อโลหะเหมือนกนั แต่การจดั แบบนี้
จะใช้ได้ดีกับกลุ่มธาตุที่มีเลขมวลไม่มากนัก (ไม่เกิน 40) เช่น ถ้านับ Cl เป็นธาตุท่ี 1 ธาตุที่ 8 คือ Mn
ซึ่งสมบัติของ Cl เป็นอโลหะ แต่ Mn เป็นโลหะ การจัดแบบน้ีจึงไม่เป็นท่ียอมรับในเวลาต่อมา แต่อย่างไร
ก็ตาม ถอื เป็นการริเรมิ่ แนวคิดทีน่ าไปส่กู ารจัดหมวดหมูธ่ าตุในรปู แบบอืน่ ๆ ตอ่ ไป

เอกสารประกอบการสอน 61 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

อะตอมและสมบัติของธา ุตบทที่

2
2.5.1.3 การจัดธาตุโดยใชก้ ฎพิริออดิก
ปี พ.ศ. 2412-2413 ดิมิทรี อิวาโนวิช เมนเดเลเอฟ (Dimitri Ivanovich Mendeleev)
และ ยูลิอุส โลทาร์ ไมเออร์ (Julius Lothar Meyer) ท้ังสองท่านได้เสนอวิธีการจัดหมวดหมู่ของธาตุใน
ลักษณะที่คล้ายคลึงกันและเวลาใกล้เคียงกัน ซ่ึงกล่าวว่า “ถ้าเรียงธาตุตามมวลอะตอมจากน้อยไปมาก
แล้วแบ่งแถวให้เหมาะสม พบว่า ธาตุที่มีสมบัติคล้ายคลึงกัน จะปรากฏอยู่ตรงกันเป็นช่วง ๆ” ซึ่งต่อมา
ถูกเรียกว่า กฎพิริออดิก (Periodic Law) ท้ังนี้ผลงานของเมนเดเลเอฟ ได้รับการยอมรับมากกว่าของ
ไมเออร์ เพราะมีการพัฒนาผลงานอย่างต่อเน่ือง ดังนั้นเมนเดเลเอฟจึงได้รับเกียรติในการตั้งช่ือของท่านเป็น
ช่อื ตารางธาตุวา่ “ตารางพิรอิ อดกิ ของเมนเดเลเอฟ (Periodic Table of Mendeleev)”
เมนเดเลเอฟ ใช้เวลาในการเก็บรวบรวมข้อมูลจนนาไปสู่การจัดหมวดหมู่ของธาตุเป็น
เวลากว่า 13 ปี โดยไม่ได้ใช้ข้อมูลของตนเองเพียงอย่างเดียว แต่ยังใช้ข้อมูลจากนักวิทยาศาสตร์ท่านอ่ืนด้วย
และข้อมูลการจัดหมวดหมู่ของธาตุถูกแสดงเมื่อวันที่ 6 มีนาคม ค.ศ. 1869 (พ.ศ. 2412) ภายใต้หัวข้อ
“The Dependence Between the Properties of the Atomic Weight of the Elements” แ ส ด ง
ดงั รปู ที่ 2.25 (ก) และ (ข)

(ก) (ข) ดาวนโ์ หลดบทความ
รปู ท่ี 2.25 (ก) ตารางพริ ิออดิกของเมนเดเลเอฟที่ถูกตพี ิมพ์ครั้งแรกในปี 1869

(ข) ตารางธาตุทีไ่ ดร้ ับการปรับปรงุ และตีพมิ พใ์ หม่ในปี 1872

ทม่ี าของรูป: https://www2.mtec.or.th/th/e-magazine/magazine_detail.asp?Run_no=dlkedlkbz
(จากบทความ เรื่อง ชวี ติ ดง่ั นิยายของชายผ้จู ัดระเบียบธาตุ)

ลักษณะการจัดจะเป็นแถวตามแนวด่ิง เรียงตามมวลอะตอมที่เพ่ิมข้ึน และให้ธาตุที่สมบัติ
คล้ายกันอยู่ในแถวตามแนวนอน และถ้าเรียงตามมวลอะตอมแล้ว มีสมบัติไม่สอดคล้องกัน ก็จะเว้นช่องว่าง
ไว้ ซ่ึงเขาคิดว่าน่าจะมีการค้นพบธาตุที่ตาแหน่งนนั้ ๆ ในอนาคต เพราะในสมัยนั้นมกี ารค้นพบเพียงประมาณ
60 ธาตุเท่าน้ัน และต่อมามีการค้นพบธาตุมากขน้ึ การจัดธาตุของเมนเดเลเอฟจึงมขี ้อบกพรอ่ งหลายประการ
เช่น ธาตุบางชนิดมีมวลอะตอมมากกวา่ แต่อยู่หน้าธาตุที่มวลอะตอมน้อยกว่า (มีการสลับตาแหน่ง) และเมื่อมี
การคน้ พบแกส๊ เฉ่อื ยก็ไมท่ ราบวา่ จะจดั ไว้ตรงตาแหน่งใด เป็นต้น

เอกสารประกอบการสอน 62 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

บทที่

2

2.5.1.4 การจดั ธาตุตามตารางธาตทุ ใ่ี ชใ้ นปจั จบุ นั อะตอมและสมบตั ขิ องธาตุ
ปี พ.ศ. 2455 เฮนรี มอสลีย์ (Henry Moseley) ได้ค้นพบค่าของเลขอะตอม และยังพบว่า

เลขอะตอมมีความสัมพันธ์กับสมบัติของธาตุมากกว่ามวลอะตอม จึงจัดเรียงธาตุตามเลขอะตอม ซึ่งช่วย
แก้ปัญหาการสลบั ตาแหน่งของธาตุตามแบบของเมนเดเลเอฟได้ ตารางธาตใุ นปัจจุบัน แสดงดงั รปู ท่ี 2.26

รูปท่ี 2.26 ตารางธาตทุ ี่ใช้ในปจั จุบัน (จัดทาโดย IUPAC)

ทม่ี าของรปู : https://www.iupac.org/cms/wp-content/uploads/2015/07/IUPAC_Periodic_Table-28Nov16.jpg

ซง่ึ เมื่อวันที่ 28 พฤศจิกายน 2559 มีการตพี ิมพ์บทความการตั้งช่ือและสัญลักษณ์ของธาตุที่
ค้นพบใหม่ จานวน 4 ชนิด ในวารสาร Pure and Applied Chemistry ได้แก่ Nh, Mc, Ts และ Og
(ดูรายละเอยี ดเพิ่มเตมิ จากวารสาร) ส่งผลใหต้ ารางธาตุ มธี าตบุ รรจุเตม็ ทั้งหมด 118 ชนดิ

ดาวน์โหลดบทความฉบบั เต็มได้ท่ี
https://www.degruyter.com/downloadpdf/j/pac.2016.88.issue-12/pac-2016-0501/pac-2016-0501.pdf หรือ สแกน QR code

เอกสารประกอบการสอน 63 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

อะตอมและสมบัติของธา ุตบทท่ี

2
ลกั ษณะสาคัญของตารางธาตใุ นปัจจบุ ัน คอื
(1) จดั เรียงธาตุตามแนวนอน โดยเรยี งตามเลขอะตอมท่เี พม่ิ ขึน้ จากซ้ายไปขวา
(2) ธาตุซึ่งเรียงตามลาดับเลขอะตอมท่ีเพ่ิมขึ้นและเป็นแถวตามแนวนอน เรียกว่า คาบ
(Period) มีทั้งหมด 7 คาบ (มีการค้นพบธาตุและแสดงเต็มทุกช่อง เมื่อปี พ.ศ. 2559 โดยมีธาตุรวมทั้งส้ิน
118 ธาตุ)
(3) ธาตุในแนวตั้ง เรียกว่า หมู่ (Group) มีตวั เลขกากับต้ังแต่ 1-18 จากซ้ายไปขวา (ตามระบบ
IUPAC) โดยธาตุใน ห มู่ 1-2 และ 13-18 น้ั น จัดเป็ น กลุ่มย่อย A เรียกว่า ธาตุเรพ รีเซน เท ที ฟ
(Representative elements) และธาตุในหมู่ 3-12 จัดเป็นกล่มุ ย่อย B เรยี กว่า ธาตุแทรนซิชัน (Transition
elements)
(4) ธาตใุ นกลมุ่ ย่อย A บางหมู่จะมีชื่อเรียกเฉพาะ ไดแ้ ก่
- หมู่ 1 เรียกวา่ โลหะแอลคาไล (Alkali metal)
- หมู่ 2 เรยี กวา่ โลหะแอลคาไลน์เอริ ์ท (Alkaline earth metal)
- หมู่ 17 เรียกว่า ฮาโลเจน (Halogen)
- หมู่ 18 เรียกว่า แก๊สเฉ่ือย (Inert gas) หรอื แกส๊ มตี ระกลู (Noble gas)
(5) ธาตุสองแถวล่าง ซึ่งแยกไว้ต่างหาก โดยแถวท่ี 1 เลขอะตอม 57-71 (La ถึง Lu) เรียกว่า
กลุ่มธาตุแลนทานอยด์ (Lanthanoid) และแถวท่ี 2 เลขอะตอม 89-103 (Ac ถึง Lr) เรียกว่า กลุ่มธาตุ
แอกทินอยด์ (Actinoid) และถ้าจะเรียกช่ือรวมของสองกลุ่มน้ี จะเรียกว่า ธาตุแทรนซิชันช้ันใน (Inner
transition elements)
(6) ธาตุ B, Si, Ge, As, Sb และ Te จัดเป็นธาตุกึ่งโลหะ (Metalloid) กลุ่มธาตุท่ีอยู่ด้านซ้าย
ของกลุม่ กง่ึ โลหะน้ี เรยี กว่า โลหะ (Metal) และทางขวา เรียกวา่ อโลหะ (Non-metal)
(7) สาหรับธาตุ H ตารางธาตุบางแหล่ง จะจัดแยกไว้ต่างหาก ตรงก่ึงกลางของคาบที่ 1
เนื่องจากว่า ไฮโดรเจนนั้นมีสมบัติบางอย่างคล้ายธาตุหมู่ 1 และบางอย่างคล้ายธาตุหมู่ 17 แต่ส่วนใหญ่แล้ว
จะจดั ไว้ในหมูท่ ่ี 1
(8) ตารางธาตุจะมีการกาหนดความหมายของตัวเลขและสัญลักษณ์ต่าง ๆ ไว้เสมอ และ
ลักษณะการจัดวางจะขึ้นอยู่กับองค์กรท่ีผลิต แต่หลัก ๆ จะประกอบด้วยมวลอะตอม เลขอะตอม และ
สัญลักษณ์ของธาตุ ซึ่งใช้อักษรภาษาอังกฤษตัวหน้าของช่ือเป็นตัวพิมพ์ใหญ่ เช่น ธาตุคาร์บอน (Carbon)
ใช้สัญลักษณ์เป็นตัว C และถ้าตัวหน้าซ้าให้ใช้ตัวถัดไปตัวใดก็ได้แล้วแต่ความเหมาะสมเป็นตัวพิมพ์เล็ก เช่น
ธาตแุ คลเซยี ม (Calcium) ถา้ ใช้ C จะซ้ากับคารบ์ อน จงึ ใช้เปน็ Ca เป็นต้น
(9) ธาตุบางชนิด มีชื่อมาจากภาษาละติน โดยมีท้ังส้ิน 11 ธาตุ ได้แก่ Fe (Ferrum)
Au ( Aurum) Ag ( Argentum) Cu ( Cuprum) Hg ( Hydragerum) Sn ( Stannum) Na ( Natrium)
K (Kalium) Pb (Plumbum) W (Wolfram) Sb (Stibium)
(10) ถ้าพิจารณาการจัดเรียงอิเล็กตรอนในออร์บิทัล s p d f ท่ีมีพลังงานสูงสุดและมี

อิเล็กตรอนบรรจุอยู่ จะแบ่งเป็น 4 กลุ่มใหญ่ คือ กลุ่ม s (s-block) คือ ธาตุหมู่ 1-2 กลุ่ม p (p-block) คือ

เอกสารประกอบการสอน 64 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

บทที่

2

ธาตุหมู่ 13-18 กลุ่ม d (d-block) คือ กลุ่มธาตุแทรนซิชัน หมู่ 3-12 และกลุ่ม f (f-block) คือ กลุ่มธาตุ
แทรนซชิ ันช้ันใน (แลนทานอยดแ์ ละแอกทนิ อยด)์ ดงั รูปท่ี 2.27

d-block อะตอมและสมบตั ขิ องธาตุ

s-block p-block

f-block
รปู ท่ี 2.27 การแบง่ กลุ่มธาตุตามการจัดเรียงอเิ ลก็ ตรอนในออรบ์ ิทลั

ท่ีมาของรปู : https://www.periodni.com/download/periodic_table-black_and_white.pdf
ดาวนโ์ หลดตารางธาตุ

แบบฝึกหดั ท่ี 2.4 : ตารางธาตุ
1. จงเตมิ คาเพอื่ บอกรายละเอยี ดองค์ประกอบในตารางธาตุ

2. ธาตุชนดิ หนึ่ง มกี ารจัดเรียงอิเลก็ ตรอนในออร์บิทัล ดังนี้

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d
วชิ าเคมี 1 (ว 31221)
เอกสารประกอบการสอน 65

บทที่

2
จงตอบคาถามตอ่ ไปนี้

1) ธาตุนี้จดั เรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานหลัก ได้ดังนี.้ ............................................................

อะตอมและสมบัติของธา ุต 2) ชื่อธาตุนี้ คือ..................... เขียนสัญลักษณ์ของธาตุได้ว่า........... มีเลขอะตอมเท่ากับ............
จดั อยู่ในหมู่............. คาบ.......... ตามระบบ IUPAC และจัดอยู่ในหมู่.......... คาบ............ ตามระบบ
CAS ของอเมริกา และในระดบั พลงั งานหลักสูงสุดของธาตนุ ี้ มีอิเลก็ ตรอนบรรจอุ ย่.ู ........อนภุ าค

3) ธาตนุ จ้ี ดั อยู่ใน... กลุ่ม A ธาตุเรพรีเซนเททีฟ หรอื กลุ่ม B ธาตุแทรนซิชัน (วงกลมคาตอบ)

4) ธาตุนจี้ ัดอย่ใู น block ใดของตารางธาตุ ..........................................

5) ธาตนุ จ้ี ัดเปน็ ... โลหะ กึง่ โลหะ อโลหะ (วงกลมคาตอบ)

3. กาหนดธาตุ 5 ธาตุ ซ่ึงมเี ลขอะตอมเทา่ กบั 12 20 23 30 และ 36

1) มีธาตุแทรนซชิ ันท้ังหมดกี่ธาตุ ................................

2) ธาตุท่ีมีเลขอะตอมเทา่ ใด จดั อย่ใู นกลุ่มของแก๊สมีตระกูล ..............................

4. ถ้านักเรียนสามารถสังเคราะห์ธาตุชนิดใหม่ได้ และทราบว่า ธาตุชนิดน้ีมีโปรตอนทั้งหมด 120 อนุภาค
ควรจะจัดธาตใุ หม่ไว้ในหมแู่ ละคาบใดในตารางธาตปุ จั จบุ นั เพราะเหตุใด จงอธิบาย
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................................

2.6 แนวโนม้ สมบตั ขิ องธาตุตามหมู่และคาบ

การจัดเรียงธาตุตามตารางธาตุในปัจจุบัน จัดเป็นหมู่และคาบ โดยอาศัยสมบัติบางประการที่
คล้ายคลึงกัน ในหัวข้อน้ีจะกล่าวถึงสมบัติต่าง ๆ โดยพิจารณาแนวโน้มตามหมู่และคาบ ได้แก่ ขนาดอะตอม
ขนาดไอออน พลังงานไอออไนเซชัน อิเล็กโทรเนกาติวติ ี และสัมพรรคภาพอิเลก็ ตรอน ท้ังนี้จะกล่าวถึงสมบัติ
ของธาตุในกลุ่ม A หรือธาตุเรพรีเซนเททีฟเท่าน้ัน เพราะธาตุกลุ่ม B จะมีแนวโน้มและสมบัติต่าง ๆ ที่ไม่มี
ความแตกต่างกนั มากนกั

2.6.1 ขนาดอะตอม (Atomic size)
เมื่อกล่าวถึงขนาดอะตอม มักจะใช้ข้อมูลตัวเลขของรัศมีอะตอม (Atomic radius) ในหน่วย

พโิ กเมตร (pm) ดังรูปท่ี 2.28

เอกสารประกอบการสอน 66 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

บทที่

2

อะตอมและสมบตั ขิ องธาตุ

รปู ท่ี 2.28 แสดงแนวโน้มของรศั มอี ะตอม (ในหน่วยพโิ กเมตร) ตามแนวหมู่และแนวคาบ

ดัดแปลงรปู จาก: https://www.ck12.org/chemistry/periodic-trends-atomic-radius/lesson/Periodic-Trends:-Atomic-Radius-CHEM

เม่ือพิจารณาแนวโน้มของรัศมอี ะตอม (ขนาดอะตอม) ตามแนวหมู่และคาบ พบวา่
ตามหมู่ (จากบนลงล่าง, เลขอะตอมเพมิ่ ข้ึน) : รศั มีอะตอมเพิม่ ข้นึ (ขนาดอะตอมใหญ่ข้ึน)

อธิบายเหตผุ ล
1 - เปรียบเทียบ 3Li (มีจานวนโปรตอน = 3) จัดเรียงอิเล็กตรอนได้ว่า 2 1
Li 2 (มี e- ในระดับพลังงานหลัก 2 ระดับ คือ n=1 และ n=2) กับ 37Rb (มีจานวน

3Li โปรตอน = 37) จัดเรียงอิเล็กตรอนได้ว่า 2 8 18 8 1 (มี e- ในระดับ

พลังงานหลัก 5 ระดบั พลงั งาน คือ n=1 ถงึ n=5)

81 - แมว้ ่าจานวนโปรตอนจะเพิ่มขึ้น แต่แรงดึงดดู ที่กระทาตอ่ เวเลนซ์อเิ ล็กตรอน
2 818 มีน้อย เน่ืองจากว่า จานวนระดับพลังงานที่เพิ่มขึ้น เป็นเสมือนกาแพงที่กาบัง
แรงดึงดูดท่ีโปรตอนกระทาต่อเวเลนซ์อิเล็กตรอน ขอบเขตการโคจรของ
Rb เวเลนซ์อิเล็กตรอนจึงอย่หู ่างนิวเคลียสมาก ขนาดอะตอมจงึ ใหญ่ข้นึ

37Rb - การเพิ่มขึ้นของระดับพลงั งาน มผี ลต่อขนาดอะตอมมากกว่า การเพ่ิมขน้ึ ของ
จานวนโปรตอน

เอกสารประกอบการสอน 67 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

2
ตามคาบ (จากซา้ ยไปขวา, เลขอะตอมเพิ่มขึ้น) : รศั มอี ะตอมลดลง (ขนาดอะตอมเล็กลง)

อะตอมและสมบัติของธา ุต 1 287
8
2 Cl

Na

11Na 17Cl

อธบิ ายเหตผุ ล

- เปรียบเทียบ 11Na (จานวนโปรตอน = 11) จัดเรียงอิเล็กตรอนเป็น 2 8 1 กับ 17Cl (จานวน

โปรตอน = 17) จัดเรียงอิเล็กตรอนเป็น 2 8 7 จะเห็นว่า มีจานวนระดับพลังงานหลักเท่ากัน คือ

3 ระดับ (n=1 ถงึ n=3) แตม่ จี านวนโปรตอนเพม่ิ ข้ึน

- การมีจานวนโปรตอนเพ่ิมข้ึน จะทาให้มีแรงดึงดูดท่ีโปรตอนกระทาต่อเวเลนซ์อิเล็กตรอนมากกว่า

ขอบเขตการโคจรของเวเลนซ์อิเลก็ ตรอนจงึ อยู่ใกลน้ ิวเคลยี สมากกว่า ขนาดอะตอมจงึ เลก็ ลง

- ในคาบเดียวกนั ธาตุทมี่ ีเลขอะตอมมาก จะมขี นาดเล็กกว่า ธาตุที่มีเลขอะตอมน้อย

2.6.2 ขนาดไอออน (Ionic size)
2.6.2.1 ไอออนบวก เกิดจากอะตอมสูญเสียเวเลนซ์อิเล็กตรอน เพื่อให้เป็นไปตามกฎออกเตต

(e- วงนอกสุดครบ 8 คล้ายกับแก๊สเฉ่ือย) ทาให้จานวนระดับพลังงานหลักหายไป 1 ระดับ ขนาดไอออนจึง
เลก็ กว่าขนาดอะตอมเดิม

2.6.2.2 ไอออนลบ เกิดจากอะตอมรับอิเล็กตรอนเข้ามาในระดับพลังงานชั้นนอกสุด เพื่อให้
เวเลนซ์อิเล็กตรอนครบ 8 ตามกฎออกเตต การรับอิเล็กตรอนเข้ามาเพิ่มน้ี จะทาให้อิเล็กตรอนวงนอกสุดมี
จานวนมากข้ึน (แต่จานวนโปรตอนและจานวนระดับช้ันพลังงานเท่าเดิม) แรงดึงดูดอิเล็กตรอนอัน
เน่ืองมาจากโปรตอนลดลง ประกอบกับแรงผลักระหว่างอิเลก็ ตรอนเดิมและอิเล็กตรอนใหม่มากข้ึน ขอบเขต
การโคจรของเวเลนซ์อิเล็กตรอนจึงมีบริเวณกว้างมากข้ึน รัศมีหรือขนาดไอออนจึงใหญ่ข้ึน เมื่อเทียบกับ
อะตอมเดิม รศั มีอะตอมเปรยี บเทยี บกบั รัศมไี อออน แสดงดังรูปท่ี 2.29

อะตอม แสดงดว้ ยสเี ทาเขม้ สว่ นไอออนบวกและลบ แสดงด้วยสแี ดงและฟา้ ตามลาดบั

รปู ที่ 2.29 แสดงการเปรียบเทยี บรศั มีอะตอมและรัศมไี อออนบางชนิด (ในหน่วยพิโกเมตร)

ท่มี าของรูป: https://chem.libretexts.org/Core/Inorganic_Chemistry/Descriptive_Chemistry/Periodic_Trends_of_Elemental_Properties/Periodic_Trends_in_Ionic_Radii

เอกสารประกอบการสอน 68 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

2

2.6.2.3 แนวโนม้ ขนาดไอออน (แยกพจิ ารณา)

 ขนาดไอออนบวกของโลหะ  ขนาดไอออนลบของอโลหะ

- ตามแนวหมู่ : ขนาดไอออนบวกใหญข่ ้ึน - ตามแนวหมู่ : ขนาดไอออนลบใหญข่ ้ึน อะตอมและสมบตั ขิ องธาตุ

- ตามแนวคาบ : ขนาดไอออนบวกเล็กลง - ตามแนวคาบ : ขนาดไอออนลบเลก็ ลง

2.6.2.4 การเปรยี บเทยี บขนาดไอออน
(1) การเปรียบเทียบระหว่างไอออนใด ๆ ก็ตาม ควรเปรียบเทียบกับไอออนมีจานวน

อิเลก็ ตรอนเทา่ กนั จะชดั เจนมากกวา่
การพิจารณาขนาดไอออน กรณีที่จานวนอิเล็กตรอนเท่ากัน คือ ถ้าอิเล็กตรอนเท่ากัน

ย่อมจะจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานหลักได้เหมือนกัน จานวนระดับช้ันพลังงานเท่ากัน ไอออนใดท่ีมี
ประจลุ บมากกว่า ขนาดจะใหญ่กว่า แตไ่ อออนใดประจบุ วกมากกวา่ ขนาดจะเล็กกวา่

(2) การเปรียบเทียบไอออนที่มีจานวนอิเล็กตรอนไม่เท่ากัน จะใช้ได้ดีกับเฉพาะกรณีท่ีชนิด
ไอออนเหมือนกัน (บวกกับบวก ลบกับลบ) และ ขนาดประจุเท่ากัน ถ้ากรณีอ่ืน ๆ จะเปรียบเทียบ
ไดไ้ ม่ชัดเจน

การพิจารณาขนาดไอออน กรณีท่ีจานวนอิเล็กตรอนไม่เท่ากัน คือ ถ้าไอออนใดมีจานวน
ชน้ั ของระดบั พลังงานนอ้ ยกว่า ขนาดจะเล็กกวา่ เชน่

11Na+ (10e- จัดเรยี ง 2 8) เลก็ กวา่ 19K+ (18e- จดั เรยี ง 2 8 8)
8O2– (10e- จดั เรียง 2 8) เลก็ กวา่ 16S2– (18e- จัดเรียง 2 8 8)

QR code ลิงกแ์ หลง่ เรยี นรูอ้ อนไลน์
ภายใตโ้ ครงการ Project 14 ของ สสวท.

เรอื่ ง ขนาดไอออน

2.6.3 พลงั งานไอออไนเซชนั (Ionization Energy, IE)
พลังงานไอออไนเซชัน คือ ปริมาณพลังงานอย่างน้อยที่สุดท่ีทาให้อิเล็กตรอนหลุดออกจาก

อะตอมหรือไอออนในสถานะแก๊ส (อะตอมหรือไอออนดูดพลังงานเข้าไป) หน่วยพลังงานอาจจะเป็น kJ/mol
หรอื MJ/mol

ค่า IE ในหน่วย kJ/mol หมายถึง ปริมาณพลังงานที่ใช้ไปในการทาให้อิเล็กตรอน 1 โมล
หลุดออกจากอะตอม (คาวา่ 1 mol หมายถึง จานวนอิเล็กตรอน 6.02 x 1023 อนุภาค ไมใ่ ชอ่ นภุ าคเดียว)

ค่า IE ของแต่ละอะตอม จะมีจานวนเท่ากับจานวนอิเล็กตรอนของอะตอมน้ัน ๆ เช่น 3Li
มีเลขอะตอม เท่ากับ 3 จึงมีอิเล็กตรอน 3 อนุภาค และจะมีค่าพลังงานไอออไนเซชัน 3 ค่า คือ พลังงาน
ไอออไนเซชันลาดับที่ 1 (IE1) จนถงึ ลาดับที่ 3 (IE3)

เอกสารประกอบการสอน 69 วชิ าเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

2 พลังงานไอออไนเซชันที่ใช้ดึงอิเล็กตรอนตัวแรก (ตัวนอกสุด, ห่างจากนิวเคลียสมากที่สุด)

อะตอมและสมบัติของธา ุต ให้หลดุ ออก จะเรยี กว่า พลงั งานไอออไนเซชนั ลาดับท่ี 1 (IE1) เช่น - สังเกตว่า ย่ิงอิเล็กตรอนอยู่ใกล้
Li (g) → Li+ (g) + e- ; IE1 = +526 kJ/mol นิวเคลียสมากเท่าใด ค่า IE จะยิ่ง

และการดงึ อเิ ลก็ ตรอนตัวทอี่ ยู่ถดั เขา้ ไป ก็จะเป็น IE2, IE3 ตามลาดบั ดงั น้ี มากข้ึน เพราะแรงดึงดูด e- จาก

พลังงานไอออไนเซชันลาดับที่ 2 (IE2) ดงึ อเิ ลก็ ตรอนตวั ที่ 2 นวิ เคลยี สมีคา่ มากขน้ึ
- เขียนเครอื่ งหมายบวกหน้าตัวเลข
Li+ (g) → Li2+ (g) + e- ; IE2 = +7,305 kJ/mol ห มายถึ ง อ ะตอ ม ห รือ ไอ อ อ น

พลงั งานไอออไนเซชนั ลาดบั ที่ 3 (IE3) ดึงอิเล็กตรอนตัวที่ 3 ดดู พลังงานเขา้ ไป

Li2+ (g) → Li3+ (g) + e- ; IE2 = +11,822 kJ/mol

การเขียนสมการแสดงคา่ IE ลาดบั ต่าง ๆ

M(x-1)+ (g) → Mx+ (g) + e- ; IEx เมือ่ x คอื ลาดบั อิเล็กตรอนท่ีหลุดออก มีค่า 1,2,3…

2.6.3.1 แนวโนม้ คา่ IE
การพิจารณาแนวโน้ม มักจะใช้ค่า IE1 ในการเปรียบเทียบ (เนื่องจากธาตุทุกชนิดมีค่า IE1 แต่

สาหรับ IE อ่ืน ๆ ธาตุแต่ละชนิดจะมีจานวนค่าไม่เท่ากัน จึงไม่นามาเปรียบเทียบกัน) แสดงค่า IE1 ของธาตุ
ดงั รูปที่ 2.30

รปู ท่ี 2.30 แสดงพลังงานไอออไนเซชนั ลาดบั ท่ี 1 (IE1) ของธาตุชนดิ ต่าง ๆ (ในหน่วย kJ/mol)

ดดั แปลงรปู จาก : http://archive.cnx.org/resources/bab6ad5d505805939f9dc3ac5b32aaa0659fe585/CNX_Chem_06_05_Firstionen.jpg

ตามหมู่ (จากบนลงล่าง, เลขอะตอมเพ่ิมข้ึน) : ค่า IE1 ลดลง เพราะ ขนาดอะตอมใหญ่ขึ้น
เวเลนซ์อิเล็กตรอนอยู่ห่างจากนิวเคลียสมาก (แรงดึงดูดจากนิวเคลียสน้อย) ทาให้ดึงอิเล็กตรอนออกจาก
อะตอมได้ง่าย จงึ ใชพ้ ลังงานตา่

ตามคาบ (จากซ้ายไปขวา, เลขอะตอมเพ่ิมข้ึน) : ค่า IE1 เพิ่มขึ้น เพราะ ขนาดอะตอม
เล็กลง เวเลนซ์อิเล็กตรอนอยู่ใกล้นิวเคลียสมาก (แรงดึงดูดจากนิวเคลียสมาก) ทาให้ดึงอิเล็กตรอนออกจาก
อะตอมได้ยาก จงึ ใช้พลังงานสูง

แก๊สเฉื่อย มีค่า IE1 สูงมาก เม่ือเทียบกับธาตุอื่น ๆ แสดงว่า อะตอมมีเสถียรภาพสูง
(เสยี อิเล็กตรอนได้ยาก)

เอกสารประกอบการสอน 70 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

บทท่ี

2

2.6.3.2 การเปรยี บเทียบคา่ IE1 ของอะตอมและไอออน อะตอมและสมบตั ขิ องธาตุ
(1) จัดเรยี งอิเล็กตรอนแล้ว จานวนระดับพลังงานไม่เท่ากัน อะตอมหรือไอออนใดมีจานวน

ระดบั ชน้ั พลังงานมาก จะมีคา่ IE1 ตา่
(2) จัดเรียงอิเล็กตรอนแล้ว จานวนระดับพลังงานเท่ากัน อะตอมหรือไอออนใด

มเี ลขอะตอมมาก (จานวนโปรตอนมาก) จะมีคา่ IE1 สูง
(3) กรณีที่เลขอะตอมเท่ากัน (จานวนโปรตอนเท่ากัน) ให้พิจารณาท่ีจานวนเวเลนซ์

อเิ ล็กตรอน ถ้ามีจานวนเวเลนซ์อเิ ลก็ ตรอนมาก ค่า IE1 จะตา่
เชน่ 9F (จดั เรยี ง e- ได้ 2 7) จะมคี ่า IE1 น้อยกวา่ 9F– (จดั เรียง e- ได้ 2 8)

2.6.3.3 ความสัมพันธ์ระหวา่ งค่า IE กับการจัดเรยี งอเิ ลก็ ตรอน
พิจารณาค่า IE ทัง้ หมด (IE1 – IE13) ของธาตุ 13Al ในหน่วย MJ/mol

แบง่ แตล่ ะชุด เมอื่ ค่าหา่ งกันประมาณ 3 เทา่ ข้นึ ไป

IE1 IE2 IE3 IE4 IE5 IE6 IE7 IE8 IE9 IE10 IE11 IE12 IE13
0.584 1.832 2.751 11.584 14.837 18.384 23.302 27.466 31.905 38.464 42.661 201.283 222.327

ชุดที่ 3 มี 3 คา่ ชดุ นคี้ อื อิเลก็ ตรอน ชดุ ที่ 2 มี 8 คา่ ชดุ นคี้ อื อเิ ล็กตรอน ชุดที่ 1 มี 2 คา่
แสดงถึง 3 e- วงนอกสุด เพราะ IE ตา่ แสดงถงึ 8 e- วงในสดุ เพราะ IE สงู แสดงถงึ 2 e-

3 8 2

เมื่อแบ่งชุดตัวเลขจะได้ 3 ชุด แล้วได้จานวนค่า IE ในชุดที่ 1, 2 และ 3 เป็น 2, 8, 3 ค่า
ตามลาดับ ซ่ึงจะสมั พนั ธ์กบั การจัดเรียงอิเลก็ ตรอนของ 13Al คอื 2 8 3 น่ันเอง

ค่ำพลังงำนไอออไนเซชนั ของธำตุอน่ื ๆ สำมำรถดเู พม่ิ เติมได้จำกลิงก์

2.6.4 อิเลก็ โทรเนกาติวติ ี (Electronegativity, EN)
อิเล็กโทรเนกาติวิตี คือ ค่าท่ีแสดงถึงความสามารถในการดึงดูดอิเล็กตรอนเข้าหานิวเคลียส

ถา้ เปรียบเทียบระหว่างอะตอมเด่ียว ๆ ค่า EN จะบ่งบอกความสามารถในการดึงดูดอิเล็กตรอนของตัวมนั เอง
ภายในอะตอมน้ัน (มักจะหมายถึงเวเลนซ์อิเล็กตรอน) แต่ถ้าพิจารณาในรูปของสารประกอบ (อะตอมสร้าง
พนั ธะกัน) ค่า EN จะบ่งบอกถึงความสามารถในการดึงดูดอิเลก็ ตรอนคู่ที่มาสร้างพันธะกัน ถ้าธาตุใดมีคา่ EN
สูงกว่า ก็แสดงว่า สามารถดึงดูดอิเล็กตรอนเข้ามาหาตัวมันเองได้ดีกว่า โดยค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตี แสดง
ดังตารางท่ี 2.6

เอกสารประกอบการสอน 71 วิชาเคมี 1 (ว 31221)

บทที่

2 ตารางที่ 2.6 แสดงคา่ อิเลก็ โทรเนกาติวิตขี องธาตุเรพรเี ซนเททฟี บางชนิด

หมู่ IA IIA IIIA IVA VA VIA VIIA
คาบ

อะตอมและสมบัติของธา ุต คาบ 2 Li Be B C N O F
0.98 1.57 2.04 2.55 3.04 3.44 3.98

คาบ 3 Na Mg Al Si P S Cl
0.93 1.31 1.61 1.90 2.19 2.58 3.16

คาบ 4 K Ca Ga Ge As Se Br
0.82 1.00 1.81 2.01 2.18 2.55 2.96

คาบ 5 Rb Sr In Sn Sb Te I
0.82 0.95 1.78 1.96 2.05 2.10 2.66

คาบ 6 Cs Ba Tl Pb Bi Po At
0.79 0.89 1.62 2.33 2.02 2.00 2.20

(สถาบันสง่ เสริมการสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี, 2561)

2.6.4.1 แนวโนม้ ของค่า EN
ตามหมู่ (จากบนลงล่าง) : ค่า EN จะลดลง เน่ืองจากขนาดอะตอมใหญ่ข้ึน อิเล็กตรอนห่าง

จากนวิ เคลียสมากข้นึ นวิ เคลียสสง่ แรงดงึ ดูดอเิ ล็กตรอนไดไ้ ม่ดี
ตามคาบ (จากซ้ายไปขวา) : ค่า EN จะเพิ่มขึ้น เนื่องจากขนาดอะตอมเล็กลง อิเล็กตรอน

อย่ใู กล้นิวเคลยี สมากขนึ้ นวิ เคลยี สจึงสง่ แรงดงึ ดูดอเิ ลก็ ตรอนไดด้ ี

QR code ลิงกแ์ หล่งเรยี นรู้ออนไลน์
ภายใต้โครงการ Project 14 ของ สสวท.

เรอ่ื ง อิเล็กโทรเนกาตวิ ิตี

2.6.5 สมั พรรคภาพอิเลก็ ตรอน (Electron Affinity, EA)

IUPAC กาหนดนยิ ามของ สมั พรรคภาพอิเลก็ ตรอน ไว้ว่า “พลังงานทีใ่ ช้ในการทาให้อิเล็กตรอน

หลุดออกจากไอออนลบของธาตใุ นสถานะแกส๊ ” ดังสมการท่ี (1)

A‒ (g) → A (g) + e‒ (ไอออนดูดพลังงานเข้าไป)……….(1)

ซ่ึงสมการท่ี (1) เป็นปฏิกริ ยิ ายอ้ นกลับของปฏิกิริยาการรับอิเล็กตรอนของอะตอมเพื่อกลายเป็น

ไอออนลบ ดงั สมการที่ (2)

A (g) + e‒ → A‒ (g) (อะตอมคายพลงั งานออกมา)……….(2)

หากเรามองเริ่มต้นท่ี “อะตอมของธาตุ” ซึ่งเป็นกลางทางไฟฟ้า รับอิเล็กตรอนเข้าไป

เพื่อให้ตัวมันเองกลายเป็นไอออนลบ การเกิดกระบวนการนี้ “อะตอมของธาตุ” จะ คายพลังงาน ออกมา

เอกสารประกอบการสอน 72 วิชาเคมี 1 (ว 31221)