การจัดเรียงอิเล็กตรอน

การจัดอเิ ลก็ ตรอนในอะตอม

การจัดเรียงอเิ ลก็ ตรอน

2

การจัดอเิ ลก็ ตรอนในระดบั พลงั งานย่อย

จากการศึกษาเสน้ สเปกตรัมของธาตตุ ่าง ๆ โดยละเอียดพบวา่ ระดบั
พลงั งานหลกั (n) ยงั แบ่งออกเป็นระดบั พลงั งานยอ่ ย (Energy Sublevels) นนั่ คือ
อิเลก็ ตรอนที่อยใู่ นระดบั พลงั งานหลกั ยงั แบ่งอยใู่ นระดบั พลงั งานยอ่ ย ๆ อีก
ไดแ้ ก่ s p d และ f โดยจานวนอิเลก็ ตรอนท่ีจะมีไดใ้ นแต่ละระดบั พลงั งานยอ่ ย s,
p, d และ f คือ 2, 6, 10 และ 14 ตามลาดบั

ธาตุ เลขอะตอม การจดั เรียงอเิ ล็กตรอน

N 7 1s2 2s2 2p3
O 8 1s2 2s2 2p4
F 9 1s2 2s2 2p5
Ne 10 1s2 2s2 2p6
Na 11 1s2 2s2 2p6 3s1
Mg 12 1s2 2s2 2p6 3s2
Al 13 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1
Si 14 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2
P 15 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3
S 16 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4

รูปร่างของออร์บทิ ลั -- s orbitals

1. s-orbital (l = 0; ml = 0)
▪ รูปร่างของออร์บิทลั เป็นทรงกลม

• ค่า n เพ่มิ ขนาดออร์บิทลั เพ่ิม
• ขนาด 1s 2s 3s 4s …

1s 2s 1s 2s

รูปร่างของออร์บทิ ลั -- p orbitals

2. p-orbital (l = 1; ml = +1, 0, -1)
▪ ลกั ษณะเป็นรูปดมั เบลหรือ lobe 2 lobe
คp-่าonrbเiพtaม่ิ l ขมนี 3าอดออรอ์บร์บิทิทลั ลั เพpิ่มx py pz
•
•

ml = -1 (px) z ml = 0 (py) ml = +1 (pz)

x

รูปร่างของออร์บทิ ลั -- d orbitals

3. d- orbital (l = 2; ml = +2,+1, 0,-1,-2)
▪ ลกั ษณะเป็นรูปดมั เบลคู่ หรือ lobe 4 lobe
•d-orbital มี 5 ออร์บิทลั
•lobe อออยยยบรบููู่่่ ะนนหแแวกกา่ นนงแzxกyเนรเียรxีกยyกว,า่วxา่dz,zd2yxo2zr-yเbร2iียtoaกrlbวiา่tadl xy, dxz, dyz orbitals
•lobe
•lobe

dz2 dxy, dxz, dyz, dx2-y2

รูปร่างของออร์บทิ ลั -- d orbitals

▪ รูปร่างของ d-orbital

การบรรจุอเิ ลก็ ตรอนในออร์บทิ ลั

1. หลกั ของเพาลี (Pauli exclusion principle)
e– ในอะตอมเดยี วกนั ไม่สามารถมีเลขควอนตัมท้งั สี่ตัวเหมือนกนั
ทุกประการได้

▪ ถา้ เลขควอนตมั 3 ตวั แรกเหมือนกนั แสดงวา่ อยใู่ นออร์บิทลั เดียวกนั

▪ แตล่ ะ orbital มี e- ไดม้ ากท่ีสุด 2 ตวั แต่อิเลก็ ตรอนท้งั สองตอ้ งมี ms
ตา่ งกนั (หมุนในทิศทางตรงกนั ขา้ มกนั )

2. หลกั ของเอาฟบาว (Aufbau principle)
บรรจุ e- ในออร์บิทัลที่มีพลงั งานตา่ สุดจนเต็มก่อนแล้วจงึ บรรจุ e-
ในออร์บิทัลทมี่ ีพลงั งานสูงขนึ้

3. กฎของฮุนด์ (Hund’s law)
การบรรจุ e- ในออร์บิทัลทม่ี ีพลงั งานเท่ากนั จะต้องบรรจุให้มี e-
เดี่ยวมากทสี่ ุด (สปิ นข้ึน)

การบรรจุอเิ ลก็ ตรอนในออร์บิทลั

ใช้  หรือ − หรือ แทนออร์บิทลั

•  = e- สปิ นขนึ้
•  = e- สปิ นลง
•  = e- คู่
•  = e- เด่ียว

ลาดบั การบรรจุอเิ ลก็ ตรอน

▪ บรรจุอเิ ลก็ ตรอนจากระดบั พลงั งานตา่ ก่อน
▪ การบรรจุ e- ในออร์บิทลั ทมี่ ีพลงั งานเท่ากนั

ให้บรรจุให้มี e- เด่ยี วมากท่ีสุด
▪ ลาดับการบรรจุอาจดูได้จากผงั การเติมอเิ ลก็ ตรอน

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2…

ประจุบวก บรรจุอเิ ลก็ ตรอนให้ครบปกติแล้วค่อยดึง
อเิ ลก็ ตรอนออกจากวงนอกสุด (n มากสุด) ตามจานวน
ประจุบวก
ประจุลบ เพมิ่ อเิ ลก็ ตรอนตามจานวนประจุ แล้วบรรจุ
อเิ ลก็ ตรอนตามปกติ

ลาดบั การบรรจุอเิ ลก็ ตรอน

▪ สาหรับออร์บิทลั ท่มี รี ะดบั พลงั งานท่ีเท่ากนั (degeneracy)

• ถ้าทุกๆออร์บิทัล มี e- เต็ม → การบรรจุเตม็

px py pz dxy dyz dzx dx2-y2 dz2

• ถ้าทุกๆออร์บิทัล มี e- เพยี งครึ่งเดยี ว → การบรรจุคร่ึง

s dxy dyz dzx dx2-y2 dz2

▪ ความเสถียร

• การบรรจุเตม็ การบรรจุคร่ึง แบบอ่ืนๆ
• 2p3 เสถยี รกว่า 2p4
• 3d10 เสถียรกว่า 3d5 เสถียรกว่า 3d7

การบรรจุอเิ ลก็ ตรอนในออร์บิทัล

▪S =

3d 3p 3s 4f 4d 4p 4s
2p

2s

1s

การบรรจุอเิ ลก็ ตรอนในออร์บิทัล

▪ Cr =

3d 3p 3s 4f 4d 4p 4s
2p

2s

1s

การบรรจุอเิ ลก็ ตรอนในออร์บิทัล

▪ Cu =

3d 3p 3s 4f 4d 4p 4s
2p

2s

1s

ตวั อย่าง การบรรจุอเิ ลก็ ตรอน

#e- 1s 2s 2px 2py 2pz 3s

H1 
He 2  
Li 3  
C 6 
O 8 
Ne 10     
Na 11      

การจัดเรียงอเิ ลก็ ตรอนในระดบั พลงั งานหลกั

ระดบั ช้ันพลงั งาน จานวนอเิ ลก็ ตรอนท่ีมีได้มากทส่ี ุด

n=1 2
n=2 8
n=3 18
n=4 32

จานวนอเิ ลค็ ตรอนท่ีมีได้มากที่สุดในแต่ละระดบั พลงั งาน = 2n2
อเิ ล็กตรอนวงนอกซ่ึงเรียกว่า เวเลนซ์อเิ ล็กตรอน ของธาตุต่าง ๆ มไี ด้ไม่
เกนิ 8

หลกั การจดั เรียงอเิ ลก็ ตรอนในระดับพลงั งานหลกั

การจดั อเิ ลก็ ตรอนจะต้องจดั อเิ ล็กตรอนในระดับพลงั งานต่าสุดก่อน
แล้วจึงจดั ในระดับพลังงานสูงขนึ้ ไป และอเิ ลก็ ตรอนวงนอกต้องไม่เกิน 8

ธาตุ เลขอะตอม จานวนอเิ ลก็ ตรอนในระดบั พลงั งาน
(Z)
n=1 n=2 n=3 n=4
H1
Li 3 1
B5 21
O8 23
Na 11 26
281

การจดั อเิ ลก็ ตรอนของธาตุทมี่ เี ลขอะตอมมากกว่า 20

1. มีการจดั อิเลก็ ตรอนสิ้นสุดที่ระดบั พลงั งานท่ี 4 หรือช้นั N
2. ธาตุท่ี 21 -30 ในช้นั N ซ่ึงเป็นช้นั นอกเกือบทุกธาตุมีเวเลนซ์อิเลก็ ตรอน
เท่ากบั 2 ยกเวน้ ธาตุท่ี 24 (Cr) และธาตุที่ 29 (Cu) มีเวเลนซ์อิเลก็ ตรอน
เท่ากบั 1

3. ธาตุท่ีมีเลขอะตอม 31 ถึง 36 ใหจ้ ดั อิเลก็ ตรอนจากระดบั พลงั งานท่ี
ต่าสุดไปสู่ระดบั พลงั งานสูงสุดตามปกติ

4. ในช้นั N ถา้ มีเวเลนซอ์ ิเลก็ ตรอนมากกวา่ 2 ช้นั ถดั เขา้ ไปคือช้นั M จะมี
จานวนอิเลก็ ตรอนเท่ากบั 18 เสมอ

ธาตุ เลขอะตอม จานวนอเิ ล็กตรอนในระดบั พลงั งาน
(Z)
n=1 n=2 n=3 n=4 n=5
Ti 22 K LMN O
V 23
Cr 24 2 8 10 2
Mn 25 2 8 11 2
Fe 26 2 8 12 1
Ni 28 2 8 13 2
Cu 29 2 8 14 2
Zn 30 2 8 16 2
Rb 37 2 8 17 1
2 8 18 2
2 8 18 8 1

ตารางธาตุ (Periodic Table)

ตารางธาตุ คือรูปแบบการจดั เรียงธาตุต่างๆ
ตามลาดบั ของเลขอะตอม(จานวนโปรตอน)

เดอเบอไรเนอร์ นกั เคมีคนแรกที่พยายามจดั ธาตุเป็นกลมุ่ ๆ

ละ 3 ธาตุ ตามสมบตั ิที่คลา้ ยคลึงกนั เรียกวา่ ชุดสาม (Triad)
และพบวา่ ธาตุกลางจะมีมวลอะตอมเป็นค่าเฉล่ียของมวลอะตอม
ของอีกสองธาตุท่ีเหลือ
ตวั อยา่ งธาตชุ ุดสามของเดอเบอไรเนอร์ เช่น
Li มวลอะตอม = 7.0
Na มวลอะตอม = ( 7.0+39.1) / 2 = 23
K มวลอะตอม = 39.1

จอห์น นิวแลนด์ (John Newlands)

Law of Octaves
ถ้านาธาตุมาเรียงมาตามมวลอะตอมท่ีเพม่ิ ขนึ้ เป็ น
แถว แถวละ 7 ธาตุ ธาตุที่ 8 จะมสี มบัติคล้ายกบั ธาตุท่ี 1
โดยเร่ิมจากธาตุใดกไ็ ด้

* กฎนีใ้ ช้ได้กบั ธาตุท่มี มี วลอะตอมไม่เกนิ มวลอะตอมของแคลเซียมเท่าน้ัน

ตารางธาตุของนิวแลนด์ H

Li Be B C NO F
Na Mg Al Si PS Cl
K Ca Cr Ti Mn Fe Co,Ni
Cu Zn Y In As Se Br
Zr Nb,Mo Ru,Rh Pd
Rb Sr La, Ce Sn I
Ag Cd U Te
Cs Ba, V

เมนเดเลเอฟ และไมเออร์ (Mendeleev,1869)

ถา้ เรียงธาตุตามลาดบั มวลอะตอมจากนอ้ ยไปหา
มาก ธาตุที่มีคุณสมบตั ิคลา้ ยกนั จะปรากฏอยตู่ รงกนั
เป็นช่วงๆ ตามการเปลี่ยนค่าของมวลอะตอม

เรียกวา่ สมบตั ิของธาตตุ า่ งๆ เป็นฟังกช์ นั พิริออดิกของมวลอะตอม
ของธาตเุ หลา่ น้นั

กราฟแสดงความสัมพนั ธ์ระหว่าง ปริมาตรอะตอมกบั เลขอะตอม

Mendeleev’s Periodic Table

ข้อบกพร่องของการจัดเรียงธาตุของเมนเดเลเอฟ

ตาแหน่งของธาตุบางธาตุจะปรากฏอยู่ในกล่มุ ที่มีสมบัตทิ าง
เคมแี ละทางกายภาพทแ่ี ตกต่างไป จงึ ต้องยกเว้น ไม่เรียงตาม
มวลอะตอมเป็ นบางธาตุ

เช่น Te (มวลอะตอม = 128) และ I (มวลอะตอม = 127)

ถ้าจัดธาตุท้ังสองเรียงตามลาดบั มวลอะตอมแล้ว ธาตุท้งั สองจะไม่ได้
อยู่หมู่เดียวกบั ธาตุท่มี ีสมบัติคล้ายคลงึ กนั จึงต้องมีการสลบั ตาแหน่ง

ตารางธาตุในปัจจุบัน

▪ ตารางธาตใุ นปัจจบุ นั มีรากฐานมาจากตารางธาตขุ อง
Dmitri Mendeleev

▪ ธาตทุ ่จี ดั เรยี งในตารางธาตจุ ะแบง่ ออกเป็น

• หมู่ (group, colume) มที งั้ หมด 18 หมู่
• คาบ (period, row) มีทงั้ หมด 7 คาบ

*แถวท่ี 8 และ 9 ถกู แยกออกมาจากคาบท่ี 6 และ 7 เรยี กวา่
พวก inner transition elements หรอื rare earth elements

▪ ธาตทุ ่อี ยใู่ นหมเู่ ดียวกนั จะมีสมบตั คิ ลา้ ยคลงึ กนั



หมู่ธาตุในตารางธาตุ

หมขู่ องธาตุ แบง่ ออกเป็น 2 กลมุ่
▪ กลมุ่ A ตงั้ แต่ IA – VIIIA ( หมู่ O )

• หมู่ IA – VIIIA เรยี กว่า ธาตเุ รพรเี ซนเททีฟ
• หมู่ IA (Alkali metal) มีความเป็นโลหะมากสดุ
• หมู่ IIA (Alkali earth)
• หมู่ VIIA (Halogen) มีความเป็นอโลหะมากท่สี ดุ
• หมู่ VIIIA (Noble gas) เป็นแก๊สเฉ่ือย

▪ กลมุ่ B ตงั้ แต่ IIIB ถงึ IIB (ระหว่างหมู่ IIA และ IIIA เรม่ิ คาบท่ี 4 )

ธาตใุ นกลมุ่ นีเ้ ป็นโลหะทงั้ หมด เรยี กวา่ Transition Metal

▪ ธาตทุ ่ี 58-71 (Lantanides) ในคาบท่ี 6 และธาตทุ ่ี 90-103
(Actinides) ในคาบท่ี 7 ถกู แยกไวด้ า้ นลา่ ง รวมเรยี กวา่ inner-
transition ซง่ึ มสี มบตั คิ ลา้ ยกนั และไมม่ ีการแบง่ หมู่

32



วาเลนซอ์ เิ ล็กตรอน (Valence Electron)

วาเลนซอ์ เิ ลก็ ตรอน คอื อเิ ลก็ ตรอนวงนอกสุด (n มาก
สุด)ของอะตอม เป็ นอเิ ล็กตรอนทม่ี สี ่วนสาคัญในการ
เกดิ ปฏกิ ริ ิยาเคมี
▪ จานวนวาเลนซอ์ เิ ลก็ ตรอนขนึ้ กบั หมู่ของอะตอม
(ใช้ไดก้ บั หมู่ A1−A8)
▪ นิยามของวาเลนซอ์ เิ ลก็ ตรอนใช้ได้ดกี ับอะตอมใน s
และ p block เทา่ นั้น
121561FPNea
• = 1s22s22p63s1 = [Ne] 3s1
= 1s22s22p63s23p3 = [Ne] 3s23p3
• = 1s22s22p63s23p64s23d6 = [Ar] 4s23d6
•

ลกั ษณะสาคญั ของธาตุภายในหมู่เดยี วกนั

1. ธาตุทอี่ ยู่ในหมู่เดยี วกนั มจี านวนเวเลนซ์
อเิ ลก็ ตรอนเท่ากนั จึงทาให้มสี มบตั คิ ล้ายกนั

เช่น ธาตุลิเทียม (3Li) และธาตุโซเดียม
(11Na) ต่างกม็ ีเวเลนซ์อิเลก็ ตรอนเท่ากบั 1 ท้งั
สองธาตุจึงมีคุณสมบตั ิคลา้ ยกนั เป็นตน้

ลกั ษณะสาคญั ของธาตุภายในหมู่เดียวกนั (ต่อ)

2. ธาตุในหมู่ย่อย A (IA - VIIIA) มเี วเลนซ์
อเิ ลก็ ตรอนเท่ากบั เลขทข่ี องหมู่ ยกเว้นธาตุแทรนซิชัน

เช่น ธาตุในหมู่ I จะมีเวเลนซ์อิเลก็ ตรอนเท่ากบั 1
ธาตุในหมู่ II จะมีเวเลนซ์อิเลก็ ตรอนเท่ากบั 2 เป็นตน้

ลกั ษณะสาคญั ของธาตุภายในหมู่เดยี วกนั (ต่อ)

3. ธาตุแทรนซิชันส่วนใหญ่มเี วเลนซ์อเิ ลก็ ตรอน
เท่ากบั 2 ยกเว้นบางธาตุ เช่น Cr Cu เป็ นต้น จะมี
เวเลนซ์อเิ ลก็ ตรอนเท่ากบั 1

ลกั ษณะสาคญั ของธาตุในคาบเดยี วกนั

1. ธาตุในคาบเดยี วกนั มเี วเลนซ์อเิ ลก็ ตรอนไม่
เท่ากนั โดยมเี วเลนซ์อเิ ลก็ ตรอนเพม่ิ ขนึ้ จากซ้ายไป
ขวา

ยกเวน้ ธาตุแทรนซิชนั ซ่ึงส่วนใหญ่มีจานวนเวเลนซอ์ ิเลก็ ตรอน
เท่ากบั 2 เท่ากนั จึงมีคุณสมบตั ิคลา้ ยกนั ท้งั ในหมแู่ ละในคาบ
เดียวกนั

ลกั ษณะสาคญั ของธาตุในคาบเดยี วกนั (ต่อ)

2. ธาตุในคาบเดยี วกนั มจี านวนระดบั พลงั งาน
เท่ากนั และเท่ากบั เลขท่ีของคาบ

เช่น ธาตุในคาบท่ี 2 ทุกธาตุ (Li ถึง Ne) ต่างกม็ ี
จานวนระดบั พลงั งานเท่ากบั 2 คือ ช้นั K (n=1) และ
ช้นั L (n=2) เป็นตน้