หน่วยที่ 2 อะตอมและตารางธาตุ

2หน่วยการเรียนรทู้ ี่

อะตอมและตารางธาตุ

2หนว่ ยการเรยี นรูท้ ่ี

อะตอมและตารางธาตุ

ตวั ช้วี ัด

• สบื คน้ ขอ้ มลู สมมตฐิ ำน กำรทดลอง หรอื ผลกำรทดลองที่เป็นประจกั ษพ์ ยำนในกำรเสนอแบบจำลองอะตอมของนักวทิ ยำศำสตร์ และอธบิ ำยววิ ัฒนำกำรของแบบจำลอง
อะตอม

• เขียนสัญลักษณ์นิวเคลยี รข์ องธำตุ และระบุจำนวนโปรตอน นวิ ตรอน และอเิ ลก็ ตรอนของอะตอมจำกสญั ลกั ษณน์ วิ เคลยี ร์ รวมทง้ั บอกควำมหมำยของไอโซโทป
• อธบิ ำยและเขยี นกำรจดั เรยี งอิเลก็ ตรอน ในระดบั พลงั งำนหลกั และระดับพลังงำนยอ่ ยเมือ่ ทรำบเลขอะตอมธำตุ
• ระบหุ มู่ คำบ ควำมเปน็ โลหะ อโลหะ และกึ่งโลหะของธำตุเรพรเี ซนเททฟี และธำตแุ ทรนซิชนั ในตำรำงธำตุ
• วเิ ครำะหแ์ ละบอกแนวโน้มสมบตั ิของธำตุเรพรเี ซนเททฟี ตำมหมู่และตำมคำบ
• บอกสมบตั ขิ องธำตุโลหะแทรนซชิ ัน และเปรยี บเทยี บสมบตั ิกับธำตโุ ลหะในกลุ่มธำตุเรพรเี ซนเททีฟ
• อธบิ ำยสมบตั แิ ละคำนวณครง่ึ ชีวิตของไอโซโทปกัมมนั ตรงั สี
• สบื คน้ ขอ้ มลู และยกตวั อย่ำงกำรนำธำตุมำใช้ประโยชน์ รวมทั้งผลกระทบตอ่ ส่งิ มชี ีวิตและสิ่งแวดลอ้ ม

แบบจาลองอะตอมของดอลตัน

แบบจำลองอะตอมของดอลตัน

สรปุ ทฤษฎีแบบจาลองอะตอมของดอลตนั

ธำตุแต่ละชนดิ จะประกอบด้วยอนุภำคท่ีเลก็ ที่สุด เรียกวำ่ “อะตอม”
อะตอมมลี กั ษณะเป็นทรงกลมตัน ไม่สำมำรถแยกออกไปไดอ้ ีก และไมส่ ำมำรถถกู สรำ้ งขน้ึ หรอื ทำลำยได้
อะตอมในธำตุชนิดเดียวกนั จะมมี วลสมบตั ิตำ่ งๆ เหมอื นกัน สว่ นอะตอมในธำตตุ ่ำงชนดิ กนั จะมีมวลและสมบัตติ ่ำงกัน
สำรประกอบเคมเี กดิ มำจำกอะตอมของธำตตุ ้ังแต่ 2 ชนิดขึ้นไปมำรวมตวั กนั ดว้ ยพันธะเคมี โดยมอี ัตรำสว่ นของจำนวนอะตอมทีเ่ ปน็ เลขลงตัวอยำ่ งต่ำ

แบบจาลองอะตอมของทอมสนั

สรปุ ทฤษฎีแบบจาลองอะตอมของทอมสัน + +- + +- +
+- + - + -+

+- + - +
++

แบบจำลองอะตอมของทอมสนั

อะตอมมลี ักษณะเปน็ ทรงกลมประกอบดว้ ยอนุภำคท่มี ีประจไุ ฟฟ้ำบวก (โปรตอน) และอนุภำคท่มี ีประจุไฟฟำ้ ลบ (อิเล็กตรอน) กระจำยอยู่ท่วั ไป

อะตอมในสภำพทเ่ี ปน็ กลำงทำงไฟฟ้ำจะมปี ระจบุ วกเท่ำกับประจุลบ

แบบจาลองอะตอมของรทั เทอรฟ์ อร์ด

-
--

++ ++
--

-

แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด

สรุปทฤษฎีแบบจาลองอะตอมของรทั เทอรฟ์ อร์ด

อะตอมประกอบด้วยนิวเคลยี สทีม่ ีขนำดเล็กมำกอยูต่ รงกลำง และมีประจุไฟฟำ้ เป็นบวก โดยมอี ิเล็กตรอนวิ่งอยบู่ รเิ วณรอบๆ

การจัดเรียงอเิ ล็กตรอนในอะตอม

แตล่ ะระดับช้นั พลังงำนหลกั จะมชี ้นั พลังงำนยอ่ ย คอื s p d และ f แต่ละออร์บทิ ลั ในช้นั พลงั งำนย่อยจะบรรลุอิเล็กตรอนได้ 2 อเิ ล็กตรอน

67sd 5f 7s 6d 5f 4 4f
65sd 64fp 6p 5d 4f 3 4d
2 4p
5p 6s 34sd
4d5s 5p 3p
5s 4d 3s
44ps 3d 4p 3d 2p
3p
4s 2s
พ ัลงงำน
พ ัลงงำน 1s

3s 3p
2p 3s

2s 2p
2s

1

1s

1s แผนภำพแสดงระดับช้นั พลังงำนยอ่ ยในระดบั ช้นั พลงั งำนหลกั

การจดั เรยี งอิเล็กตรอนในอะตอม

หลักการกีดกันของเพาลี การจัดเรียงอิเล็กตรอนลงในแต่ละออร์บิทัล ทั้ง 2 อเิ ลก็ ตรอนตอ้ งมีทศิ ทางตา่ งกัน

1✓ 11อ หรอื X
11 1

หลักของอาฟบาว จัดเรยี งอเิ ล็กตรอนลงในออรทิ ัลทม่ี ีพลงั งานตา่ สดุ ก่อน และจงึ จดั เรยี งลงในออร์บิทัลถัดไปทม่ี ีพลังงานสงู ขน้ึ

ระดบั พลงั งานหลัก ระดบั พลังงานย่อยท่มี อี ยใู่ นแตล่ ะระดับพลงั งานหลัก

n=1 1 2
n=2
n=3 2 2 2 6
n=4
n=5 อ3 2 3 6 3 10
n=6 4 2 4 6 4 10 4 14
n=7
n=8 5 2 5 6 5 10 5 14

6 2 6 6 6 10
7 2 7 6

8 2

การจัดเรยี งอิเล็กตรอนในอะตอม

กฎของฮุนด์ การบรรจอุ ิเลก็ ตรอนในออรบ์ ทิ ลิ ทม่ี รี ะดบั พลังงานเทา่ กัน ตอ้ งบรรตจอุ ิเลก็ ตรอนให้อยใู่ นลักษณะเด่ียวให้มากทสี่ ุด

1 1 ✓อ11 X

การบรรจุอิเล็กตรอนแบบเตม็ ตัวและแบบคร่ึง

กกาารรบบรรรรจจแุ ุแบบบบคเรตงึ่ ็มทตัวาใทหา้อใอหอร้อบ์ อิทรลั ์บมิทีคลั วมาีคมวเสามถยีเสรถรียอรงทลงสี่ มุดา

ตารางธาตุ และคุณสมบตั ขิ องธาตุ

โลหะหมู่ A ก่ึงโลหะ อโลหะ

• มีสถำนะเป็นของแขง็ • มสี ถำนะเป็นของแข็ง • มที ้ัง 3 สถำนะ
• มีจุดเดอื ด จุดหลอมเหลว และควำมหนำแนน่ สูง • มีสมบตั ิอยกู่ งึ่ ระหว่ำงโลหะ กับอโลหะ • มจี ุดเดอื ด จดุ หลอมเหลว และควำมหนำแนน่ ตำ่
• นำไฟฟ้ำและนำควำมร้อนได้ดมี ำก • มจี ุดเดอื ด จุดหลอมเหลว และควำมหนำแน่นสงู • ไมน่ ำไฟฟำ้ และควำมรอ้ น (ยกเว้นแกรไฟต)์
• มีคำ่ IE1และ EN ตำ่ • นำไฟฟำ้ ได้ • มคี ่ำ IE1และ EN สงู
• มีค่ำ IE1และ EN สงู

ตารางธาตุ และคณุ สมบตั ิของธาตุ

โลหะแทรนซิซัน แลนทาไนด์ แอกทไิ นด์

• มสี ถำนะเป็นของแขง็ (ยกเวน้ ปรอทเปน็ ของเหลว) • มเี ลขอะตอมมำก • เป็นธำตกุ ัมมนั ตรงั สี
• มีควำมเป็นโลหะน้อยกว่ำโลหะ หมู่ 1A และ 2A • เป็นธำตหุ ำยำก • มเี ลขอะตอมมำก
• มีจดุ เดอื ด จดุ หลอมเหลว และควำมหนำแนน่ สงู • มคี ร่งึ ชีวิตสน้ั
• นำไฟฟำ้ และนำควำมรอ้ นไดด้ ี มคี ่ำ IE1 และ EN ต่ำ • เป็นธำตหุ ำยำก

ปฏิกิริยาฟิชชัน

• กระบวนกำรทนี่ ิวเคลียสของธาตุหนกั บำงชนดิ ถูกยงิ ด้วยนวิ ตรอน
• เกดิ กำรแตกตวั ออกเป็นไอโซโทปของธาตทุ ่ีเบำกวำ่
• ปฏกิ ิรยิ ำเกิดข้ึนตอ่ เนอ่ื งเปน็ ปฏิกิรยิ าลูกโซ่

23952 3964 23952 14544 23952 3962
13566 3984
คร้ังที่ 1 23952 14545 23952 14516
3970 14545
ครัง้ ท่ี 2 23952
3970
คร้งั ที่ 3 3964
15369

ปฏกิ ริ ิยาฟิวชัน

• ปฏกิ ริ ยิ ำทเี่ กิดกำรรวมตวั ของไอโซโทปท่ีมมี วลอะตอมต่า +ติวทเี รียม + ทรเิ ทียม
• ทำใหเ้ กดิ ไอโซโทปใหม่ท่ีมมี วลมากขึ้นกว่าเดิม 12 31
• ปลดปล่อยพลังงานออกมำมหำศำล
+ ปฏิกิริยำฟิวชนั
+
นวิ ตรอน
อนุภำคแอลฟำ +
+ n
42