แบบจำลองอะตอม

ใบความรู้ที่ 1

แบบจําลองอะตอมของดอลตนั และ แบบจําลองอะตอมของทอมสัน

******************************************************** ครูศกั ด์ิอนนั ต์ อนนั ตสุข

อะตอม มาจากภาษากรีกวา่ “atomos” ซ่ึงแปลวา่ “แบ่งแยกอีกไมไ่ ด”้ หมายความวา่
อะตอม คือ หน่วยยอ่ ยที่เลก็ ท่ีสุดซ่ึงไม่สามารถแบ่งใหเ้ ลก็ ลงไปไดอ้ ีก แนวความคิดดงั กล่าวน้ีได้

จากนกั ปราชญช์ าวกรีก ช่ือ ดิโมคริตุส (Demokritos) แมแ้ ต่ใชก้ ลอ้ ง
เน่ืองจากอะตอมมีขนาดเลก็ มากจึงยงั ไม่เคยมีใครมองเห็นดว้ ยตาเปล่า

จุลทรรศนอ์ ิเลก็ ตรอน กย็ งั ไม่สามารถมองเห็นอะตอมได้ จนในปัจจุบนั ไดม้ ีการพฒั นากลอ้ ง

จุลทรรศนส์ นามไอออนท่ีมีกาํ ลงั ขยายสูงถึง 750,000 เท่าจึงสามารถถ่ายภาพปลายเขม็ ของธาตุ

รีเนียม (Rhenium) ซ่ึงเช่ือกนั วา่ เป็นภาพของอะตอมได้ แมว้ า่ จะถ่ายภาพท่ีเช่ือวา่ เป็นอะตอมได้ แต่

จากภาพถ่ายดงั กล่าวกย็ งั ไมส่ ามารถบอกรายละเอียดภายในอะตอมได้

การท่ีอะตอมมีขนาดเลก็ มากจนไม่สามารถมองเห็นได้ การศึกษาเก่ียวกบั อะตอมจึงใช้

วธิ ีการสนั นิษฐาน โดยใชข้ อ้ มูลต่าง ๆ ท่ีไดจ้ ากการทดลอง นาํ มาสร้างมโนภาพหรือแบบจาํ ลอง

ของอะตอมข้ึนมา แบบจาํ นองอะตอมมีหลายแบบ แต่ละแบบไดถ้ ูกกาํ หนดข้นึ มาโดยอาศยั การ
ทดลองเป็นหลกั ในข้นั แรกมีขอ้ มูลเก่ียวกบั อะตอมจาํ นวนนอ้ ย ลกั ษณะของแบบจาํ ลองอะตอมก็
เป็นอยา่ งหน่ึง เมื่อมีขอ้ มูลเพม่ิ ข้ึนจนแบบจาํ ลองน้นั ไม่สามารถอธิบายขอ้ มูลท่ีไดจ้ ากการศึกษา
ใหม่ ๆ กจ็ าํ เป็นตอ้ งมีการแกไ้ ขแบบจาํ ลองอะตอม ดงั น้นั แบบจาํ ลองอะตอมจึงไดม้ ีการพฒั นาและ
เปลี่ยนแปลงไปไดเ้ รื่อย ๆ แมก้ ระทง่ั ในปัจจุบนั

แบบจําลอง คือ มโนภาพท่ีสร้างข้ึนโดยอาศยั ขอ้ มลู ที่
ไดจ้ ากการทดลอง แบบจาํ ลองทางวิทยาศาสตร์ เป็นมโนภาพ
ท่ีนกั วิทยาศาสตร์สร้างข้ึน เพ่ือบอกลกั ษณะของสิ่งที่มองไม่
เห็น เช่น อะตอม นอกจากน้ีแบบจาํ ลองยงั ใชเ้ ป็นคาํ อธิบาย
ส่ิงหน่ึงส่ิงใดกไ็ ด้ แบบจาํ ลองสามารถเปล่ียนแปลงไดเ้ ม่ือ
ขอ้ มลู จากการทดลองเปลี่ยนแปลงไป

แบบจําลองอะตอมของดอลตนั

นกั วทิ ยาศาสตร์ท่ีเสนอแบบจาํ ลองเป็นคนแรก คือ จอห์น ดอลตัน (Jhon Dalton) โดย
เสนอความคิดเห็นเก่ียวกบั อะตอมไวใ้ นปี พ.ศ. 2346 ซ่ึงมีขอ้ ความที่สาํ คญั สรุปไดด้ งั น้ี

1. สารแต่ละชนิดประกอบดว้ ยอนุภาคเลก็ ๆ เรียกวา่ อะตอม ซ่ึงแบ่งแยกไม่ได้
2. อะตอมจะทาํ ใหเ้ กิดใหม่หรือสูญหายไปไม่ได้

3. อะตอมของธาตุชนิดเดียวกนั มีสมบตั ิเหมือนกนั และแตกต่างจากอะตอมของธาตอื่น
4.สารประกอบเกิดจากการรวมตวั กนั ของอะตอมของธาตุต่างชนิดกนั ดว้ ยอตั ราส่วนของ
จาํ นวนอะตอมคงท่ีเป็นเลขลงตวั นอ้ ย ๆ
5.โมเลกลุ ของสารประกอบชนิดเดียวกนั ยอ่ ยมีสมบตั ิเหมือนกนั และ แตกต่างจากโมเลกลุ
ของสารประกอบอ่ืน ๆ
จากแนวคิดของดอลตนั ที่วา่ อะตอมเป็นหน่วยท่ีเลก็ ที่สุดซ่ึงแบ่งแยกไมไ่ ด้ ทาํ ใหไ้ ด้
แบบจําลองอะตอมของดอลตนั เป็น “ทรงกลมท่ีมีขนาดเลก็ ที่สุด ซ่ึงแบ่งแยกไม่ได”้
แบบจาํ ลองอะตอมของดอลตนั ใชอ้ ธิบายเก่ียวกบั กฏทรงมวลสารสมั พนั ธ์ได้ จึงเป็นที่
ยอมรับกนั ในสมยั น้นั และทาํ ใหน้ กั วทิ ยาศาสตร์เร่ิมหนั มาสนใจศึกษาเกี่ยวกบั อะตอมมากข้ึน
ต่อมาเม่ือการศึกษาไดพ้ ฒั นามากข้ึน พบขอ้ มลู เก่ียวกบั อะตอมมากข้ึน ขอ้ มูลใหม่ ๆ เหล่าน้ีบาง
ประการกไ็ ม่สอดคลอ้ งกบั แนวความคดิ ของดอลตนั เช่น พบวา่ อะตอมไม่ใช่หน่วยที่เลก็ ที่สุด
อะตอมยงั สมารถมีอนุภาคยอ่ ย ๆ ลงไปไดอ้ ีกก อะตอมของธาตุชนิดเดียวกนั กอ็ าจไม่จาํ เป็นตอ้ งมี
สมบตั ิต่าง ๆ เหมือนกนั ทุกประการ เช่น มีมวลตา่ งกนั ได้ (คือไอโซโทป ซ่ึงจะไดก้ ล่าวใน
รายละเอียดต่อไป ) นอกจากน้ีขอ้ มลู บางเร่ืองกไ็ ม่สามารถอธิบายไดโ้ ดยแนวความคดิ ของดอลตนั
เช่น ปรากฏการณ์ท่ีเกิดข้ึนในหลอดรังสีแคโทด นกั วทิ ยาศาสตร์คนต่อ ๆ มาจึงไดพ้ ยายามเสนอ
แบบจาํ ลองอะตอมชนิดใหม่

แบบจาํ ลองอะตอมของทอมสัน

ปัจจุบนั ทราบวา่ ไฟฟ้ ามี 2 ชนิด คือ ไฟฟ้ าสถิต กบั ไฟฟ้ ากระแส
ก. ไฟฟ้ าสถิต หมายถงึ อาํ นาจไฟฟ้ าที่เกิดข้ึนเฉพาะแห่ง เน่ืองจากประจุไฟฟ้ าไม่
เคลื่อนท่ีในวตั ถุชนิดน้นั ๆ เช่น เม่ือถูแทง่ พลาสติกดว้ ยผา้ สกั หลาด แท่งพลาสติกบริเวณท่ีมีการถู
จะแสดงอาํ นาจไฟฟ้ าได้ การที่เป็นเช่นน้ีเน่ืองจากขณะท่ีนาํ พลาสติกไปถูผา้ สกั หลาด จะทาํ ให้
ประจุไฟฟ้ าที่อยใู่ นพลาสติกแยกออกจากกนั และแสดงอาํ นาจไฟฟ้ าบวกหรือลบ แลว้ แต่วา่ บริเวณ
น้นั จะมีประจุชนิดใดมากกวา่ กนั อาํ นาจไฟฟ้ าจึงเกิดข้ึนบริเวณท่ีถู
จากความรู้เร่ืองไฟฟ้ าสถิต ทาํ ใหน้ กั วิทยาศาสตร์เชื่อวา่ สารต่าง ๆ จะมีประจุไฟฟ้ า 2
ชนิด คือประจุไฟฟ้ าบวกและประจุไฟฟ้ าลบ การท่ีวตั ถุไม่แสดงอาํ นาจไฟฟ้ าหรือเป็นกลางทาง
ไฟฟ้ าน้นั เป็นเพราะวา่ มีปริมาณของประจุบวกและลบเทา่ กนั เม่ือนาํ มาเชื่อมโยงกบั อะตอมทาํ ให้
เชื่อกนั วา่ อะตอมกค็ วรจะมีประจุเช่นเดียวกนั อะตอมท่ีเป็นกลางจะมีประจุบวกและลบเท่ากนั
ดงั น้นั อะตอมจึงไม่ควรจะเป็นหน่วยท่ีเลก็ ท่ีสุด
ข. ไฟฟ้ ากระแส หมายถงึ อาํ นาจไฟฟ้ าที่เกิดจากการเคลื่อนท่ีของประจุไฟฟ้ าผา่ น
ตวั กลาง ตวั กลางท่ียอมใหป้ ระจุไฟฟ้ าเคลื่อนที่ผา่ นเรียกวา่ ตวั นาํ เช่น โลหะต่าง ๆ ส่วนตวั กลางที่
ไม่ยอมใหป้ ระจุไฟฟ้ าผา่ นเรียกวา่ ฉนวน

การนําไฟฟ้ าของสารละลาย

สารท่ีเป็นตวั นาํ หรือ ฉนวนไฟฟ้ าไม่จาํ เป็นตอ้ งเป็นของแขง็ เสมอไป อาจจะเป็น

ของเหลวหรือสารละลายกไ็ ด้ ในกรณีท่ีเป็นสารละลาย ถา้ เป็นสารละลายที่นาํ ไฟฟ้ าไดเ้ รียกวา่

“สารละลายอิเลก็ โทรไลต(์ Electrolytic solution)” เช่น สารละลายกรดเกลือ ถา้ นาํ ไฟฟ้ าไดม้ าก

เรียกวา่ สารละลายอิเลก็ โทรไลตแ์ ก่ เช่น สารละลายโซเดียมคลอไรด์ ถา้ นาํ ไฟฟ้ าไดน้ อ้ ยเรียกวา่

สารละลายอิเลก็ โทรไลตอ์ ่อน เช่น สารละลายกรดอะซิติก ถา้ เป็นสารละลายท่ีไม่นาํ ไฟฟ้ าเรียกวา่

“สารละลายนอนอิเลก็ โทรไลต์ (Non-electrolytic solution)” เช่น สารละลายกลโู คส

ของแขง็ นาํ ไฟฟ้ าไดเ้ พราะมีประจุเคล่ือนท่ีในตวั นาํ ท่ีเป็นของแขง็ น้นั แต่สาํ หรับ

สารละลายอิเลก็ โทรไลต์ นาํ ไฟฟ้ าได้ เพราะในสารละลายมีไอออนซ่ึงมีประจุไฟฟ้ าเรียกวา่

ไอออนบวก และไอออนลบ กล่าวคือ เม่ือสารละลายในน้าํ จะมีการแตกตวั ออกเป็นสองส่วน และ

มีประจุตรงกนั ขา้ มกนั แต่ละส่วนเรียกวา่ ไอออน ไอออนส่วนหน่ึงจะมีประจุไฟฟ้ าบวก เรียกวา่

ไอออนบวก ไอออนอีกส่วนหน่ึงจะมีประจุไฟฟ้ าลบเรียกวา่ ไอออนลบ (มีปริมาณเท่ากบั ไอออน

บวก) เมื่ออยใู่ นสนามไฟฟ้ า ไอออนบวกจะเคลื่อนที่เขา้ หาข้วั ไฟฟ้ าลบ และไอออนลบจะเคล่ือนท่ี

เขา้ หาข้วั ไฟฟ้ าบวก ไอออนบวกท่ีเคล่ือนที่เขา้ หาข้วั ไฟฟ้ าลบจะไปรับประจุลบหรืออิเลก็ ตรอน

ส่วนไอออนลบท่ีเคล่ือนท่ีเขา้ หาข้วั ไฟฟ้ าบวกจะเป็นตวั พาประจุลบไปใหข้ ้วั ไฟฟ้ า ไหลวนเวียน

กนั อยใู่ นสารละลาย จึงก่อใหเ้ กิดการนาํ ไฟฟ้ าข้ึน

การนําไฟฟ้ าของก๊าซ

ท่ีความดนั ปกติก๊าซจะไม่นาํ ไฟฟ้ า แมว้ า่ จะเพ่ิมความตา่ งศกั ยร์ ะหวา่ งข้วั ไฟฟ้ าใหม้ ากข้ึน
แสดงวา่ ก๊าซเป็นฉนวนไฟฟ้ า ความต่างศกั ยท์ ่ีใชต้ ามบา้ นคือ 220 โวลต์ ก๊าซจะไม่นาํ ไฟฟ้ า แต่
ในบางโอกาสจะพบวา่ ก๊าซสามารถนาํ ไฟฟ้ าได้ เช่น การเกิดฟ้ าแลบ หรือฟ้ าผา่ ในขณะที่มีพายฝุ น
ฟ้ าคะนอง จากการศึกษาการนาํ ไฟฟ้ าของก๊าซพบวา่ ก๊าซจะนาํ ไฟฟ้ าไดด้ ีข้นึ ถา้ ความดนั ของก๊าซ
ต่าํ ลง และความต่างศกั ยร์ ะหวา่ งข้วั ไฟฟ้ ามากข้ึน

หลอดรังสีแคโทด

หลอดรังสีแคโทด เป็นเคร่ืองมือท่ีใชท้ ดลองเกี่ยวกบั การนาํ ไฟฟ้ า ประกอบดว้ ยเครื่อง
กาํ เนิดไฟฟ้ ากระแสตรง ศกั ยส์ ูง และหลอดแกว้ บรรจุก๊าซซ่ึงมีความดนั ต่าํ ปลายขา้ งหน่ึงของ
หลอดแกว้ จะมีข้วั ไฟฟ้ าแอโนด อีกปลายหน่ึงจะเป็นข้วั แคโทด เม่ือต่อไฟฟ้ าใหค้ รบวงจรดงั รูป
จะสามารถตรวจสอบการไหลของไฟฟ้ า รวมท้งั สามารถศึกษาการเปล่ียนแปลงในหลอดรังสี
แคโทดไดโ้ ดยการใชฉ้ ากเรืองแสง

เดิมวิลเลียม ครูกส์ (William Crookes) ไดส้ ร้างหลอดรังสีแคโทดข้ึนมาโดยใชแ้ ผน่ โลหะ
2 แผน่ เป็นข้วั ไฟฟ้ า หลงั จากต่อข้วั ไฟฟ้ าท้งั สองเขา้ กบั เครื่องกาํ เนิดไฟฟ้ า โดยใหข้ ้วั ไฟฟ้ าที่ตอ่
กบั ข้วั ลบของเคร่ืองกาํ เนิดไฟฟ้ าเป็นข้วั ลบเรียก แคโทด และข้วั บวกต่อกบั ข้วั บวกของเครื่องกาํ เนิด
ไฟฟ้ าเรียกวา่ แอโนด เม่ือใชค้ วามต่างศกั ยร์ ะหวา่ งข้วั ไฟฟ้ านอ้ ย ๆ จะพบวา่ มีการนาํ ไฟฟ้ านอ้ ยมาก
เม่ือสูบเอาก๊าซในหลอดรังสีออกจนเกือบหมดและใชค้ วามต่างศกั ยร์ ะหวา่ งข้วั ประมาณ 10,000
โวลต์ จะพบวา่ มีการนาํ ไฟฟ้ าไดด้ ียงิ่ ข้ึน และมีแสงสีเขียวพงุ่ ออกมาจากแคโทด จึงไดเ้ รียกรังสี
แคโทด รังสีน้ีสามารถทาํ ให้ ZnS เกิดการเรื่องแสงได้

โดยทวั่ ๆ ไป พบวา่ รังสีแคโทดจะเดินทางเป็นเสน้ ตรงจากข้วั แคโทดไปยงั แอโนด และ
รังสีน้ีสามารถเบี่ยงเบนในสนามแม่เหลก็ และสนามไฟฟ้ าได้

ปรากฏการณ์ท่ีเกิดข้ึนในหลอดรังสีแคโทดทาํ ให้ เซอร์โจเซฟ จอห์น ทอมสนั (Sir
Loseph John Thomson) สนใจมาก และไดท้ าํ การทดลองเก่ียวกบั การนาํ ไฟฟ้ าของก๊าซในหลอด
รังสีแคโทดเพิ่มเติมอีกจาํ นวนมาก นอกจากน้ียงั มีนกั วทิ ยาศาสตร์อ่ืน ๆ ท่ีสนใจเกี่ยวกบั เรื่องน้ี
เช่น ยจู ีน โกลดส์ ไตน์ (Eugene Goldstein) และวลิ เฮลม์ วนี (Wilhelm Wein) เป็นตน้

ทอมสนั ไดท้ ดลองเกี่ยวกบั หลอดรังสีแคโทดเพมิ่ เติมอีกจาํ นวนมาก โดยดดั แปลงลกั ษณะ
ของหลอดรังสีแคโทดจากเดิมเลก็ นอ้ ย เช่นมีการเติมฉากเรืองแสงไวใ้ นหลอดรังสีดว้ ย ดงั ในรูป
และทอมสนั ไดน้ าํ ผลการทดลองในลกั ษณะต่าง ๆ มาสรุปเกี่ยวกบั แบบจาํ ลองอะตอม โดยทาํ เป็น

ข้นั ๆ ดงั น้ี
1. บรรจุก๊าซชนิดหน่ึงในหลอดรังสีแคโทดที่ภายในมีข้วั ไฟฟ้ าแอโนด และแคโทดต่ออยู่

กบั เครื่องกาํ เนิดไฟฟ้ ากระแสตรง ศกั ยส์ ูง ท่ีข้วั แอโนดเจาะรูเลก็ ๆ ตรงกลาง และปลายดา้ นหน่ึง
ของหลอดรังสีมีฉากเรืองแสง ก. ทาํ ดว้ ย ZnS วางไว้ นาํ หลอดรังสีน้ีต่อเขา้ กบั เคร่ืองสูบ
สูญญากาศ

ในตอนแรกความดนั ในหลอดแกว้ มีมาก จะยงั ไม่เห็นการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ท่ีฉากเรือง
แสง แมว้ า่ จะใชศ้ กั ยไ์ ฟฟ้ าสูง ๆ ต่อเมื่อลดความดนั ในหลอดแกว้ ใหต้ ่าํ ลงมาก ๆ จนเกือบเป็น
สุญญากาศ จะพบวา่ มีจุดเรืองแสง หรือมีจุดสวา่ งบนฉากเรืองแสง ก.

เนื่องจาก ZnS มีสมบตั ิพเิ ศษท่ีวา่ ถา้ อนุภาคมีประจุมากระทบจะทาํ ใหเ้ กิดการเรืองแสง
ข้ึน ดงั น้นั จากผลการทดลองทาํ ใหท้ อมสนั ต้งั สมมติฐานวา่ จะตอ้ งมีรังสีชนิดหน่ึงซ่ึงมีประจุไฟฟ้ า
พงุ่ เป็นเสน้ ตรงจากข้วั แคโทดมายงั ฉากเรืองแสง ก. ซ่ึงรังสีน้ีอาจจะเกิดจากก๊าซท่ีมีอยใู่ น
หลอดแกว้ น้นั หรืออาจจะเกิดจากโลหะที่ทาํ ข้วั ไฟฟ้ ากไ็ ด้ ซ่ึงทอมสนั ยงั ไม่ทราบ รวมท้งั ยงั ไม่
ทราบวา่ รังสีท่ีพงุ่ ออกมาน้นั มีประจุเป็นอยา่ งไร ดงั น้นั จึงไดท้ ดลองต่ออีก อยา่ งไรกต็ ามเม่ือถึงข้นั
น้ีทอมสนั ไดค้ าดวา่ อะตอมคงจะไมใ่ ช่เป็นทรงกลมตนั ดงั แบบจาํ ลองของดอลตนั แน่ แต่จะตอ้ งมี
อนุภาคเลก็ ๆ ที่มีประจุเป็นองคป์ ระกอบดว้ ย

2. เพือ่ ทดสอบสมมติฐานท่ีวา่ อะตอมประกอบดว้ ยอนุภาคที่มีประจุ และตอ้ งการจะทราบ
วา่ ประจุไฟฟ้ าท่ีมากระทบฉากเรืองแสง ก. เป็นประจุบวกหรือลบ ทอมสนั จึงไดท้ ดลองต่อไปโดย
ใชส้ นามไฟฟ้ าเขา้ ช่วย โดยยดึ หลกั ท่ีวา่ อนุภาคท่ีมีประจุจะตอ้ งเกิดการเบ่ียงเบนในสนามไฟฟ้ า ถา้
อนุภาคน้นั มีประจุบวกจะเบ่ียงเบนเขา้ หาข้วั ลบของสนามไฟฟ้ า และถา้ มีประจุลบจะเบี่ยงเบนเขา้
หาข้วั บวก ท้งั น้ีศึกษาการเบ่ียงเบนไดจ้ ากฉากเรืองแสง

เมื่อเพม่ิ ข้วั ไฟฟ้ าเขา้ ไปอีก 2 ข้วั โดยใหข้ ้วั ไฟฟ้ าท้งั สอง มีสนามไฟฟ้ าต้งั ฉากกบั ทิศทาง
ของรังสีดงั ในรูป จากการทดลองพบวา่ จุดสวา่ งบนฉากเรืองแสง ก. เบนไปจากตาํ แหน่งเดิม คือ
เบี่ยงเบนข้นึ สู่ดา้ นบน ซ่ึงถา้ ลากเสน้ จากข้วั ไฟฟ้ าจะเห็นวา่ รังสีน้นั เบ่ียงเบนเขา้ หาข้วั บวกของ
สนามไฟฟ้ า แสดงวา่ รังสีน้นั จะตอ้ งประกอบดว้ ยอนุภาคที่มีประจุจึงเกิดการเบี่ยงเบนข้ึน และการ
ที่เบี่ยงเบนเขา้ หาข้วั บวกแสดงวา่ รังสีน้นั จะตอ้ งประกอบดว้ ยอนุภาคที่มีประจุลบ เน่ืองจากรังสีน้ี
เคล่ือนที่ออกมาจากข้วั แคโทดซ่ึงเป็นข้วั ลบ จึงเรียกรังสีน้ีวา่ รังสีแคโทด และเรียกหลอดแกว้ ท่ีใช้
ในการทดลองวา่ หลอดรังสีแคโทด

เม่ือทดลองถึงข้นั น้ี ทาํ ใหท้ อมสนั ต้งั สมมติฐานข้ึนวา่ อะตอมประกอบดว้ ยอนุภาคเลก็ ๆ ที่
ส่วนหน่ึงมีประจุลบ แต่ยงั ไม่ทราบวา่ อนุภาคท่ีมีประจุลบเหล่าน้ีเกิดจากก๊าซในหลอดรังสีหรือเกิด
จากข้วั ไฟฟ้ า และไม่ทราบวา่ รังสีแคโทดน้ีจะเหมือนกนั หรือไม่ จะประกอบดว้ ยอนุภาคชนิด
เดียวกนั หรือไม่ ถา้ ใชก้ ๊าซต่างชนิดกนั จะมีลกั ษณะเหมือนหรือต่างกนั อยา่ งไร

3. ทอมสนั ศึกษาสมบตั ิขิงรังสีแคโทดต่อไป โดยหาอตั ราส่วนระหวา่ งประจุต่อมวลของ
รังสีน้นั ท้งั น้ีอาศยั หลกั ท่ีวา่ นอกจากรังสีแคโทดจะเบี่ยงเบนไดใ้ นสนามไฟฟ้ าแลว้ ยงั สามารถ
เบ่ียงเบนไดใ้ นสนามแม่เหลก็ ดว้ ย

ในตอนแรกทอมสนั ไดท้ ดลองเปลี่ยนก๊าซชนิดต่าง ๆ ในหลอดรังสีแคโทดแลว้ ทดลองใน
ทาํ นองเดียวกนั ปรากฏผลการทดลองไดผ้ ลเหมือนเดิม และเม่ือลองเปล่ียนชนิดของข้วั ไฟฟ้ าที่ใช้
ทาํ แคโทดกย็ งั คงพบวา่ ไดผ้ ลการทดลองเหมือนเดิม คือจะมีรังสีที่ประกอบดว้ ยอนุภาคที่มีประจุลบ
พงุ่ มาท่ีฉากเรืองแสง ก. และรังสีเกิดการเบี่ยงเบนเขา้ หาข้วั บวกของสนามไฟฟ้ า จึงทาํ ใหไ้ ม่
สามารถจะพิสูจนว์ า่ อนุภาคท่ีมีประจุลบน้นั เป็นอนุภาคชนิดเดียวกนั หรือไม่ ดงั น้นั ทอมสนั จึงได้
ทาํ การทดลองต่อโดยนาํ หลอดรังสีวางไวใ้ นสนามแม่เหลก็ ท้งั น้ีในทิศทางของสนามแม่เหลก็ ต้งั
ฉากกบั สนามไฟฟ้ าดงั รูป ในช่วงแรกท่ีใส่สนามแม่เหลก็ เขา้ ไป จุดสวา่ งบนฉากเรืองแสง ก. จะ
เบี่ยงเบนข้นึ ดา้ นบน เมื่อใส่สนามแม่เหลก็ เขา้ ไป และเพิ่มอาํ นาจสนามแม่เหลก็ ทีละนอ้ ยจะพบวา่
จุดสวา่ งบนฉากเรืองแสง ก. คอ่ ย ๆ มีการเบี่ยงเบนนอ้ ยลง คือ จุดเรืองแสงคอ่ ย ๆ กลบั มาสู่
ตาํ แหน่งเดิมของตอนท่ีไม่มีสนามไฟฟ้ า แสดงวา่ ในขณะน้ีความแรงของสนามไฟฟ้ ามีค่าเท่ากบั
ความแรงของสนามแม่เหลก็ จุดสวา่ งบนฉากเรืองแสงจึงไม่มีการเบี่ยงเบน

เม่ือนาํ ความแรงเนื่องจากสนามไฟฟ้ า และความแรงเนื่องจากสนามแม่เหลก็ ท่ีกระทาํ ต่อ
อนุภาคลบมาคาํ นวณอตั ราส่วนของประจุต่อมวล (e/m) ของอนุภาคลบน้นั ปรากฏวา่ ไดค้ ่าคงท่ี
เท่ากนั ทุกคร้ัง ไม่วา่ ทอมสนั จะใชก้ ๊าซชนิดใด หรือไม่วา่ จะใชโ้ ลหะใดเป็นแคโทด คอื ได้

e = 1.7 X 108 คูลอมบ/์ กรัม

m

จากผลการทดลองและผลการคาํ นวณ ทาํ ใหท้ อมสนั สรุปวา่ “อนุภาคลบในรังสีแคโทด
จะตอ้ งมีลกั ษณะเหมือนกนั และอะตอมทุกชนิดยอ่ มจะมีอนุภาคที่มีประจุลบเป็นองคป์ ระกอบ
เหมือนกนั และเรียกอนุภาคลบน้ีวา่ อิเลก็ ตรอน”

เม่ือทดลองถึงตอนน้ีทาํ ใหท้ อมสนั สรุปไดว้ า่ อะตอมไม่ใช่ส่ิงท่ีเลก็ ที่สุด อะตอมของธาตุ
ทุกชนิดจะตอ้ งประกอบดว้ ยอิเลก็ ตรอนและอนุภาคอ่ืน ๆ ซ่ึงในขณะน้นั ยงั ไม่ทราบ

การค้นพบโปรตอน

เนื่องจากอะตอมเป็นกลางทางไฟฟ้ า และการที่พบวา่ อะตอมของธาตุทุกชนิดจะตอ้ ง
ประกอบดว้ ยอิเลก็ ตรอนซ่ึงมีประจุลบ ทาํ ใหน้ กั วทิ ยาศาสตร์เชื่อวา่ องคป์ ระกอบอีกส่วนหน่ึงของ
อะตอมจะตอ้ งมีอนุภาคที่มีประจุบวกอยดู่ ว้ ย

ออยเกน โกลดส์ ไตน์ (Eugen Goldstein) นกั วทิ ยาศาสตร์ชาวเยอรมนั ไดท้ าํ การทดลอง
เก่ียวกบั หลอดรังสีแคโทด โดยดดั แปลงหลอดรังสีแคโทดเลก็ นอ้ ย ดงั ในรูป

โกลดส์ ไตน์ไดเ้ ล่ือนข้วั แคโทดและแอโนดมาไวเ้ กือบตรงกลาง แลว้ เพิ่มฉากเรืองแสง ข.

ท่ีปลายอีกดา้ นหน่ึงของหลอดแกว้ โดยคิดวา่ การที่อนุภาคที่มีประจุลบสามารถเคล่ือนที่ผา่ น

ข้วั แอโนดไปท่ีฉากเรืองแสง ก. ได้ อนุภาคที่มีประจุบวกกค็ วรจะเคลื่อนที่ผา่ นแคโทดไปท่ีฉาก

เรืองแสง ข. ไดเ้ ช่นเดียวกนั ดงั น้นั จึงเจาะรูตรงกลางของข้วั แอโนดและแคโทดไว้ จากการทดลอง

เม่ือผา่ นกระแสไฟฟ้ า ปรากฏวา่ มีจุดสวา่ งเกิดข้ึนท้งั บนฉากเรืองแสง ก. และ ข. ซ่ึงโกลดส์ ไตน์

อธิบายวา่ จุดสวา่ งที่เกิดบนฉากเรืองแสง ข. จะตอ้ งเกิดจากรังสีท่ีประกอบดว้ ยอนุภาคที่มีประจุ

ไฟฟ้ าบวกเคลื่อนที่ผา่ นรูตรงกลางของแคโทดไปยงั ฉากเรืองแสง แต่ยงั ไม่ทราบวา่ รังสีที่มีประจุ

ไฟฟ้ าบวกน้ีเกิดจากอะตอมของก๊าซหรือเกิดจากอะตอมของข้วั ไฟฟ้ า และมีลกั ษณะเหมือนกนั

หรือไม่

จากการทดลองหลายคร้ัง ๆ โดยการเปลี่ยนชนิดของก๊าซในหลอดแกว้ ปรากฏวา่ อนุภาคที่

มีประจุบวกเหล่าน้ีมีอตั ราส่วนของประจุต่อมวลไม่เท่ากนั ข้ึนอยกู่ บั ชนิดของก๊าซที่ใช้ และเม่ือ

ทดลองโดยเปลี่ยนโลหะท่ีใชท้ าํ ข้วั ไฟฟ้ าหลาย ๆ ชนิด แต่ใชก้ ๊าซในหลอด แกว้ ชนิดเดียวกนั

ปรากฏวา่ ผลการทดลองไดอ้ ตั ราส่วนของประจุต่อมวลเท่ากนั แสดงวา่ อนุภาคบวกในหลอดรังสี

แคโทดเกิดจากก๊าซ ไม่ไดเ้ กิดจากข้วั ไฟฟ้ า

ต่อมาโกลดส์ ไตน์ไดพ้ บวา่ ถา้ ทาํ การทดลองโดยใชก้ ๊าซไฮโดรเจน จะไดอ้ นุภาคบวกที่มี

จาํ นวนประจุเท่ากบั ประจุของอิเลก็ ตรอน และเรียกอนุภาคบวกที่เกิดจากกา๊ ซไฮโดรเจนวา่

“โปรตอน” อะตอมของก๊าซไฮโดรเจนจะมี 1 โปรตอน และอะตอมของธาตุอื่น ๆ อนุภาคบวกจะ

มีมากกวา่ 1 โปรตอน แตจ่ าํ นวนโปรตอนและอิเลก็ ตรอนเท่ากนั

จากผลการทดลองท่ีผา่ นมา ท้งั ของทอมสนั และโกลดส์ ไตน์ ทาํ ใหท้ อมสนั ไดข้ อ้ มูล

เก่ียวกบั อะตอมมากข้ึน จึงไดเ้ สนอแบบจาํ ลองอะตอมดงั น้ี

“อะตอมมีลกั ษณะเป็ นทรงกลม ประกอบด้วยอนุภาคโปรตอนทมี่ ีประจบุ วกและอนุภาค
อิเลก็ ตรอนซ่ึงมปี ระจลุ บกระจายอย่ทู วั่ ไปอย่างสมาํ่ เสมอในอะตอม อะตอมในสภาพทเี่ ป็ นกลาง
ทางไฟฟ้ าจะมีจาํ นวนประจบุ วกเท่ากบั ประจลุ บ”

ทอมสนั ไดน้ าํ แบบจาํ ลองดงั กล่าวมาอธิบายผลการทดลองดงั น้ี เมื่ออะตอมของโลหะท่ี
เป็นข้วั ไฟฟ้ าแคโทดไดร้ ับพลงั งานจากเคร่ืองกาํ เนิดไฟฟ้ า จนกระทงั่ พลงั งานน้นั มีค่ามากพอที่จะ
ทาํ ใหเ้ กิดการแตกตวั (Ionization) ใหอ้ ิเลก็ ตรอนออกมา

พลงั งาน + M (s)  M (g)  M+ (g) + e-
M คือ อะตอมของโลหะท่ีเป็นข้วั แคโทด
อิเลก็ ตรอนท่ีออกมาจากแคโทดจะเคลื่อนท่ีไปยงั แอโนด ซ่ึงในขณะที่เคล่ือนท่ีจะมีการชน
อะตอมของก๊าซท่ีอยภู่ ายในหลอดดว้ ย เนื่องจากอิเลก็ ตรอนท่ีออกมาจากแคโทดมีพลงั งานติดตวั
ออกมาดว้ ย เม่ือมีการชนกบั อะตอมของก๊าซจะมีการถา่ ยเทพลงั งาน ซ่ึงถา้ มีการชนที่แรงพอจนทาํ
ใหอ้ ะตอมของก๊าซท่ีถูกชนเกิดการแตกตวั ใหอ้ ิเลก็ ตรอนและอนุภาคท่ีมีประจุบวกออกมา
เช่นเดียวกนั

อิเลก็ ตรอนจากข้วั ไฟฟ้ า ชน A (g)  A+ (g) + e-
อิเลก็ ตรอนท้งั หมดจากข้วั ไฟฟ้ าและจากกา๊ ซซ่ึงเรียกรวมกนั วา่ รังสีแคโทดจะพงุ่ ไปยงั
ข้วั แอโนด บางส่วนจะวิ่งผา่ นรูที่เจาะไวต้ รงกลางข้วั แอโนดไปกระทบฉากเรืองแสงทาํ ใหเ้ กิดจุด
สวา่ งบนฉากเรืองแสงข้ึน เน่ืองจากอะตอมของธาตุทุกชนิดประกอบดว้ ยอิเลก็ ตรอนอยา่ งเดียวกนั
ดงั น้นั ไม่วา่ จะใชโ้ ลหะใดเป็นข้วั ไฟฟ้ า หรือใชก้ ๊าซใดใส่ในหลอดแกว้ จะไดร้ ังสีแคโทดนิด
เดียวกนั อตั ราส่วนระหวา่ งประจุต่อมวลจึงเท่ากนั
ในขณะท่ีอิเลก็ ตรอนวิง่ ไปยงั แอโนด อนุภาคที่มีประจุบวก คือ A+ จะวง่ิ ไปยงั แคโทด
และบางส่วนจะผา่ นแคโทดตรงรูท่ีเจาะไวต้ รงกลางกระทบกบั ฉากเรืองแสง ทาํ ใหเ้ กิดจุดสวา่ งบน
ฉากเรืองแสงข้ึน แต่เนื่องจากอะตอมของก๊าซแต่ละชนิดมีมวลไม่เทา่ กนั ดงั น้นั อตั ราส่วนของ
ประจุต่อมวลของอนุภาคบวกจึงไม่เท่ากนั (สาํ หรับก๊าซต่างชนิดกนั )

เช่น He (g)  He+(g) + e-
H (g)  H+(g) + e-

ประจุต่อมวลของ He+(g) กบั H+ (g) ยอ่ มไม่เท่ากนั เพราะมวลอะตอมของ He และ H
ไม่เท่ากนั

การหาค่าประจุของอเิ ลก็ ตรอน

ใน พ.ศ. 2451 โรเบิร์ต แอนดรูส์ มิลลิแกน (Robert Andrews Millikan)
นกั วิทยาศาสตร์ชาวอเมริกาไดท้ าํ การทดลองหาค่าประจุของอิเลก็ ตรอน โดยใชก้ ารทดลองท่ีเรียกวา่
“Oil drop experiment”

เคร่ืองมือประกอบดว้ ยข้วั ไฟฟ้ า 2 ข้วั ต่ออยกู่ บั เคร่ืองกาํ เนิดไฟฟ้ า ข้วั ไฟฟ้ าบนเป็น
ข้วั บวก และข้วั ไฟฟ้ าดา้ นล่างเป็นข้วั ลบ ข้วั ไฟฟ้ าท้งั 2 ใส่ไวใ้ นกล่องซ่ึงมีอากาศอยภู่ ายใน

เม่ือพน่ หยดน้าํ มนั เมด็ เลก็ ๆ เขา้ ไประหวา่ งข้วั ไฟฟ้ าท้งั สอง เนื่องจากน้าํ มนั แต่ละหยดมี
มวล ดงั น้นั จึงถกู แรงดึงดูดของโลกทาํ ใหต้ กลงมาสู่ดา้ นล่าง ในขณะท่ีเมด็ น้าํ มนั ยงั ไม่มีประจุ
ไฟฟ้ า การที่จะบงั คบั ใหเ้ คล่ือนที่ข้ึนลงจึงยงั ทาํ ไม่ได้ ดงั น้นั ในตอนแรกจึงตอ้ งเติมประจุลงบน
หยดน้าํ มนั ก่อนโดยการฉายรังสีเอก็ ซ์ ( X-Ray) เขา้ ไป รังสีเอก็ ซ์จะไปชนกบั อากาศภายในกล่อง
ทาํ ใหอ้ ะตอมของอากาศเกิดการแตกตวั

X-rays  A (g)  A+ (g) + e-

รูปที่ 1.10 แรงที่กระทาํ ต่อหยดน้าํ มนั

อนุภาคบวกและอิเล็กตรอนที่เกิดข้ึนจะไปเกาะท่ีหยดน้าํ มนั ทาํ ให้หยดน้าํ มนั เกิดประจุ
อิเลก็ ตรอนที่ไปเกาะท่ีหยดน้าํ มนั อาจจะไปเกาะเพียง 1 ตวั หรือหลายๆ ตวั ก็ได้ เช่นเดียวกบั
อนุภาคบวกก็จะไปเกาะที่หยดน้าํ มนั ซ่ึงอาจจะมีอนุภาคบวกหลายตวั ท่ีหยดน้าํ มนั 1 หยด เม่ือ
หยดน้าํ มนั มีประจุในขณะท่ีกาํ ลงั เคลื่อนท่ีลงมาดว้ ยแรงดึงดูดของโลก ถา้ ใส่สนามไฟฟ้ าเขา้ ไปใน

ระหว่างข้วั ไฟฟ้ าท้งั สอง ข้วั ไฟฟ้ าบวกขา้ งบนจะดึงดูดกบั หยดน้าํ มนั ท่ีมีอิเลก็ ตรอนเกาะอยู่ ส่วน
ข้วั ไฟฟ้ าลบขา้ งล่างจะดึงดูดกบั อนุภาคบวกทาํ ให้หยดน้าํ มนั ที่มีอนุภาคบวกเคล่ือนที่ลงไดเ้ ร็วข้ึน
ซ่ึงในท่ีน้ีจะไม่ขอกล่าวถึงอนุภาคบวก แต่จะกล่าวถึงรายละเอียดเก่ียวกบั อิเลก็ ตรอนเท่าน้นั

ในขณะท่ีใส่สนามแม่เหลก็ เขา้ ไป หยดน้าํ มนั ท่ีมีอิเลก็ ตรอนเกาะอยจู่ ะมีประจุเป็นลบ และ
ถกู ดึงดูดใหล้ อยข้ึนไปหาข้วั บวก ดงั น้นั ในตอนแรกหยดน้าํ มนั เหล่าน้ีจะเคล่ือนท่ีลงไดช้ า้ และเมื่อ
เพิม่ ศกั ยไ์ ฟฟ้ าระหวา่ งข้วั ใหม้ ากข้ึน จนกระทงั่ แรงดึงดูดเนื่องจากข้วั ไฟฟ้ ากบั อิเลก็ ตรอนบนหยด
น้าํ มนั เท่ากบั แรงเนื่องจากแรงดึงดูดของโลก หยดน้าํ มนั เหล่าน้นั จะลอยน่ิง ซ่ึงสามารถนาํ มา
คาํ นวณค่าของประจุไฟฟ้ าของอิเลก็ ตรอนแต่ละตวั ได้

ถา้ m = มวลของหยดน้าํ มนั
g = คา่ คงที่ของแรงดึงดูดของโลก

F1 = แรงเนื่องจากแรงดึงดูดของโลกตอ่ หยดน้าํ มนั
F1 = mg

ถา้ E = สนามไฟฟ้ า

q = ประจุไฟฟ้ าบนหยดน้าํ มนั
F2 = แรงเน่ืองจากสนามไฟฟ้ าต่อหยดน้าํ มนั

F2 = Eq
เมื่อพิจารณาหยดน้าํ มนั ท่ีลอยนิ่ง หยดใดหยดหน่ึง จะไดว้ า่
แรงเนื่องจากแรงดึงดูดของโลก = แรงเน่ืองจากสนามไฟฟ้ า

mg = Eq

หรือ q = mg

E

คา่ E และ g สามารถหาไดจ้ ากเคร่ืองมือท่ีใช้ ส่วน m ซ่ึงเป็นมวลของหยดน้าํ มนั หา

ไดจ้ ากสูตร m = 4 r3 d

3

เมื่อ r = รัศมีของหยดน้าํ มนั

d = ความหนาแน่นของน้าํ มนั

จะเห็นไดว้ า่ คา่ m , g และ E สามารถหาได้ ดงั น้นั จึงคาํ นวณประจุที่อยบู่ นหยดน้าํ มนั
ได้ จากการทดลองพบวา่ ประจุท่ีอยบู่ นหยดน้าํ มนั น้นั มีค่าเท่ากบั 1.60x 10-19 คูลอมบ์ หรือเป็น
จาํ นวนเท่าของ 1.60x10-19 คูลอมบ์ เช่น 2x1.60x 10-19 , 3 x1.60x10-19 คูลอมบ์ เป็นตน้ แสดง

วา่ จาํ นวนประจุท่ีอยบู่ นหยดน้าํ มนั ที่มีคา่ นอ้ ยที่สุดคือ 1.60x10-19 คูลอมบ์ จาํ นวนประจุอ่ืน ๆ จะ
เป็นจาํ นวนเทา่ ของ 1.60x10-19 ดงั น้นั ค่าของประจุ 1.60x10-19 คูลอมบ์ จึงเป็นค่าประจุของ

อิเลก็ ตรอน 1 ตวั กล่าวคือ

ถา้ มีอิเลก็ ตรอน 1 ตวั เกาะบนหยดน้าํ มนั จะไดป้ ระจุ = 1.60x10-19 คูลอมบ์
ถา้ มีอิเลก็ ตรอน 2 ตวั เกาะบนหยดน้าํ มนั จะไดป้ ระจุ = 2x1.60x10-19 คูลอมบ์
ถา้ มีอิเลก็ ตรอน 3 ตวั เกาะบนหยดน้าํ มนั จะไดป้ ระจุ = 3x1.60x10-19 คูลอมบ์
ดงั น้นั จากการทดลองของมิลลิแกนไดป้ ระจุของอิเลก็ ตรอนมีคา่ เท่ากบั 1.60x10-19 คูลอมบ์

การคาํ นวณหามวลของอเิ ลก็ ตรอน

จากการทดลองของทอมสนั ไดค้ า้ ประจุต่อมวลของอิเลก็ ตรอน คือ
e = 1.7 X 108 คูลอมบ/์ กรัม

m

จากการทดลองของมิลลิแกน
ไดค้ ่าประจุของอิเลก็ ตรอน (e) = 1.60 x 10-19 คูลอมบ์

เพราะฉะน้นั หามวลของอิเลก็ ตรอนได้ m = 9.41 x 10-28 กรัม

แบบจาํ ลองอะตอมของทอมสนั นบั วา่ เป็นกา้ วสาํ คญั เก่ียวกบั การศึกษาโครงสร้างของ
อะตอม ทาํ ใหไ้ ดม้ โนภาพของอะตอมท่ีถกู ตอ้ งยงิ่ ข้ึน แต่อยา่ งไรกต็ ามแบบจาํ ลองอะตอมของทอม
สนั กย็ งั ไม่สามารถจะอธิบายผลการทดลองใหม่ ๆ อีกเป็นจาํ นวนมาก ซ่ึงแสดงวา่ ยงั ไม่ใช่
แบบจาํ ลองท่ีสมบรู ณ์ เป็นผลใหม้ ีการคน้ ควา้ เพิ่มเติมข้ึน และมีการเสนอแบบจาํ ลองใหม่ ๆ ข้ึนมา

**************************************************************************

ใบความรู้ท่ี 2
แบบจาํ ลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด / เลขอะตอม เลขมวล และไอโซโทป

******************************************************** ครูศกั ด์ิอนนั ต์ อนนั ตสุข
หลงั จากท่ีไดศ้ ึกษาเก่ียวกบั สารกมั มนั ตรังสีมากข้ึน ไดม้ ีการคน้ พบรังสีต่าง ๆ ซ่ึงเกิดจาก

การสลายตวั ของสารกมั มนั ตรังสี เช่น รังสีแอลฟา ( ) เบตา () และแกรมมา ()
โดยเฉพาะรังสีแอลฟาซ่ึงจดั วา่ เป็นอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้ าบวก และมีมวลมากกวา่ รังสีเบตา และแก
รมมา เม่ืออนุภาคแอลฟาเคล่ือนที่ไปกระทบกบั อนุภาคอ่ืน ๆ ท่ีมีมวลนอ้ ยกวา่ จึงไม่คอ่ ยมีการ
เบ่ียงเบนซ่ึงทาํ ใหน้ กั วทิ ยาศาสตร์บางท่านนาํ เอารังสีแอลฟาไปศึกษาเกี่ยวกบั โครงสร้างของอะตอม
เช่น เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด (Ernest Rutherford) นกั วิทยาศาสตร์ชาวนิวซีแลนด์ เป็นตน้

ในปี พ.ศ. 2454 รัทเทอร์ฟอร์ด ไดท้ าํ การทดลองในประเภทองั กฤษร่วมกบั ฮนั ส์ ไก
เกอร์ และเออร์เนส์ มาร์สเดน ศึกษาทิศทางการเคล่ือนท่ีของอนุภาคแอลฟา เมื่อยงิ อนุภาคแอลฟา
ซ่ึงไดจ้ ากการสลายตวั ของสารกมั มนั ตรังสี เขา้ ไปที่แผน่ ทองคาํ บาง ๆ

รูปท่ี 1 การทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ด

การตรวจสอบทิศทางการเคล่ือนท่ีของอนุภาคแอลฟาหลงั จากกระทบแผน่ ทองคาํ แลว้ ทาํ
ไดโ้ ดยใชฉ้ ากเรืองแสงขดเป็นวงกลมลอ้ มรอบแผน่ ทองคาํ ไว้ โดยเวน้ ท่ีเฉพาะบริเวณที่จะให้
อนุภาคแอลฟาผา่ นเขา้ มาเทา่ น้นั ทุก ๆ คร้ังที่อนุภาคแอลฟากระทบฉากเรืองแสงจะพบวา่ มีจุด
สวา่ งเกิดข้ึนที่ฉากเรืองแสงน้นั (อนุภาคแอลฟาคือ นิวเคลียสของธาตุฮีเลียม ซ่ึงประจุบวก ดงั น้นั
เม่ือกระทบฉากเรืองแสงจึงมีจุดสวา่ งเกิดข้ึน ทาํ ใหท้ ราบทิศทางการเคล่ือนที่ของอนุภาคแอลฟา)
จากการทดลองพบวา่ อนุภาคแอลฟาส่วนใหญ่จะวิ่งเป็นแนวเสน้ ตรง ผา่ นแผน่ ทองคาํ ไปกระทบ
ฉากเรืองแสง ซ่ึงกค็ ือบริเวณจุด ก. ที่อยหู่ ลงั แผน่ ทองคาํ ในรูป บางส่วนจะเบี่ยงเบนไปจากแนว

เสน้ ตรง คือบริเวณจุด ข. ของฉากเรืองแสง และมีนอ้ ยคร้ังมากท่ีอนุภาคสะทอ้ นกลบั มากระทบ
ฉากเรืองแสงที่จุด ค. ซ่ึงอยหู่ นา้ แผน่ ทองคาํ

จากผลการทดลอง ทาํ ใหร้ ัทเทอร์ฟอร์ดแปลกใจมาก เพราะถา้ นาํ แบบจาํ ลองอะตอมของ
ทอมสนั มาอธิบายทิศทางท่ีน่าจะเกิดข้ึน เมื่อยงิ อนุภาคแอลฟาไปท่ีแผน่ ทองคาํ อนุภาคส่วนใหญ่
ควรจะเบี่ยงเบนไปจากแนวเสน้ ตรง ท้งั น้ี เพราะตามแบบจาํ ลองอะตอมของทอมสนั อะตอม
ประกอบดว้ ยอนุภาคบวกและลบ กระจายอยทู่ ว่ั ไปในอะตอม เมื่อยงิ อนุภาคแอลฟาซ่ึงมีประจุบวก
เขา้ ไปในอะตอมของแผน่ ทองคาํ อนุภาคแอลฟาควรจะผลกั กบั โปรตอนซ่ึงมีประจุบวกเหมือนกนั
อนั จะเป็นผลทาํ ใหท้ ิศทางของอนุภาคแอลฟาเบี่ยงเบนไปดงั ในรูป ที่ 1.12 แต่จากผลการทดลอง
การที่อนุภาคแอลฟาส่วนใหญ่ว่งิ ผา่ นแผน่ ทองคาํ เป็นแนวเสน้ ตรง จึงทาํ ใหร้ ัทเทอร์ฟอร์ดแปลกใจ
มาก โดยเฉพาะอนุภาคแอลฟาส่วนท่ีสะทอ้ นกลบั ยง่ิ ทาํ ใหแ้ ปลกใจมากยง่ิ ข้ึน ท้งั น้ีเพราะการที่
อนุภาคแอลฟาสะทอ้ นกลบั ไดแ้ สดงวา่ ภายในอะตอมจะตอ้ งมีสิ่งท่ีมีมวลมากขวางทางอยู่ เม่ือ
อนุภาคแอลฟาไปชนจึงเกิดการสะทอ้ นกลบั แต่จากแบบจาํ ลองอะตอมของทอมสันภายในอะตอม
ไม่มีสิ่งหน่ึงส่ิงใดอยรู่ วมกนั เป็นกลุ่มเป็นกอ้ นเลย ดงั น้นั การสะทอ้ นกลบั ของอนุภาคแอลฟาเป็น
มุมมากกวา่ 90 องศา จึงไม่มีทางเกิดข้ึนได้ จากการที่แบบจาํ ลองอะตอมของทอมสนั ไม่สามารถ
อธิบายผลการทดลองได้ ทาํ ใหร้ ัทเทอร์ฟอร์ดคิดวา่ แบบจาํ ลองอะตอมของทอมสนั ยงั ไม่ถูกตอ้ ง
จึงเสนอแบบจาํ ลองอะตอมข้ึนมาใหมเ่ พ่ือใชอ้ ธิบายผลการทดลองดงั กล่าว

รูปท่ี 2 ทิศทางการเคล่ือนท่ีของอนุภาคแอลฟาตามแบบจาํ ลองอะตอมของทอมสนั

การท่ีอนุภาคแอลฟาส่วนใหญ่เคล่ือนที่ผา่ นอะตอมของทองคาํ เป็นแนวเสน้ ตรง แสดงวา่
ภายในอะตอมทองคาํ ควรจะมีท่ีวา่ งเป็นจาํ นวนมาก และการที่อนุภาคแอลฟาบางส่วนสะทอ้ นกลบั
แสดงวา่ ภายในอะตอมควรจะมีอนุภาคอะไรสกั อยา่ งที่รวมกนั เป็นกลมุ่ กอ้ น และมีปริมาณมากพอ
รวมท้งั มีมวลมากพอที่จะทาํ ใหอ้ นุภาคสะทอ้ นกลบั เมื่อกระทบถกู ได้ เนื่องจากภายในอะตอม
(ในขณะน้นั ) มีแต่อิเลก็ ตรอนและโปรตอน โดยที่อิเลก็ ตรอนมีมวลนอ้ ยมาก รัทเทอร์ฟอร์ดจึงคิก
วา่ อนุภาคส่วนที่มารวมกนั เป็นกลุ่มกอ้ นจึงน่าจะเป็นอนุภาคของโปรตอน ดงั น้นั เพอ่ื ท่ีจะอธิบายผล

การทดลอง รัทเทอร์ฟอร์ดจึงเสนอแบบจาํ ลองแบบใหม่ เรียกวา่ แบบจําลองอะตอมของ
รัทเทอร์ฟอร์ด ดงั น้ี

“อะตอมมีลกั ษณะเป็นทรงกลม ประกอบดว้ ยนิวเคลียสซ่ึงกค็ ือโปรตอนท่ีรวมกนั อยตู่ รง
กลางของอะตอม และมีอิเลก็ ตรอนวง่ิ วนอยรู่ อบ ๆ นิวเคลียส นิวเคลียสมีขนาดเลก็ แต่มีมวลมาก
และมีประจุบวก ส่วนอิเลก็ ตรอนจะมีมวลนอ้ ยและมีประจุลบ จาํ นวนอิเลก็ ตรอนจะเท่ากบั จาํ นวน
โปรตอน”

รูปท่ี 3 แบบจาํ ลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด
จากแบบจาํ ลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ดจะเห็นวา่ อะตอมถูกแบ่งเป็น 2 ส่วน ส่วนที่ 1
คือ นิวเคลียส อยตู่ รงกลาง มีขนาดเลก็ มากเม่ือเทียบกบั ขนาดของอะตอม ส่วนที่ 2 คือ อิเลก็ ตรอน
ที่ว่ิงอยรู่ อบ ๆ นิวเคลียส ลกั ษณะของอะตอมจึงเป็นแบบโปร่ง ภายในอะตอมมีช่องวา่ งอยมู่ าก
รัทเทอร์ฟอร์ดไดใ้ ชแ้ บบจาํ ลองอะตอมที่เสนอข้ึนมาใหมอ่ ธิบายผลการทดลองดงั น้ี
เนื่องจากนิวเคลียสมีขนาดเลก็ มาก เมื่อเปรียบเทียบกบั ขนาดของอะตอม ทาํ ใหม้ ีช่องวา่ ง
ภายในอะตอมมาก เม่ือยงิ อนุภาคแอลฟาเขา้ ไป อนุภาคส่วนใหญ่จึงสามารถวงิ่ ทะลุผา่ นแผน่ ทองคาํ
ไปไดโ้ ดยไม่มีการเบี่ยงเบน มีบางคร้ังท่ีอนุภาคแอลฟาวง่ิ เขา้ มาใกลน้ ิวเคลียสซ่ึงมีประจุบวก
เหมือนกนั จะถกู นิวเคลียสผลกั ออกไป ซ่ึงทาํ ใหท้ ิศทางของอนุภาคแอลฟาเบี่ยงเบนออกไป และ
นานคร้ัง ๆ อนุภาคแอลฟาจะวง่ิ ตรงไปชนกบั นิวเคลียสทาํ ใหส้ ะทอ้ นกลบั ออกมา แต่เนื่องจาก
นิวเคลียสมีขนาดเลก็ มากเกินไป ดงั น้นั โอกาศท่ีอนุภาคแอลฟาจะชนกบั นิวเคลียสจึงนอ้ ยมาก ๆ
สาํ หรับอิเลก็ ตรอนที่วง่ิ วนอยรู่ อบ ๆ นิวเคลียสเนื่องจากมีมวลนอ้ ยมาก ถึงแมว้ า่ อนุภาคแอลฟาจะ
ว่ิงมาชนกจ็ ะไม่มีผลทาํ ใหท้ ิศทางการเคลื่อนที่ของอนุภาคแอลฟาเบี่ยงเบนไป

รูปที่ 4 การใชแ้ บบจาํ ลองอธิบายผลการทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ด
จะเห็นไดว้ า่ แบบจาํ ลองของอะตอมที่รัทเทอร์ฟอร์ดเสนอข้ึนมาใหมน่ ้ีสามารถอธิบายผล
การทดลองไดเ้ ป็นอยา่ งดี และตามมโนภาพของรัทเทอร์ฟอร์ด มวลส่วนใหญ่ของอะตอมกค็ ือมวล
ของนิวเคลียสนนั่ เอง อิเลก็ ตรอนแมว้ า่ จะเป็นส่วนประกอบท่ีทาํ ใหอ้ ะตอมมีขนาดใหญ่ข้ึนจะมีมวล
นอ้ ยมากซ่ึงจะไม่มีผลต่อมวลของอะตอม
อยา่ งไรกต็ ามถึงแมว้ า่ แบบจาํ ลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ดสามารถใชอ้ ธิบายผลการ
ทดลองไดถ้ กู ตอ้ งกวา่ แบบจาํ ลองอะตอมของทอมสนั แต่กย็ งั มีขอ้ บกพร่องที่ยงั ไม่สามารถอธิบาย
ได้ เช่น ทาํ ไมโปรตอนซ่ึงมีประจุบวกเหมือนกนั จึงรวมกนั อยตู่ รงกลางเป็นนิวเคลียสได้ ท้งั ๆที่
ควรจะผลกั กนั มีอะไรมายดึ โปรตอนใหร้ วมกนั ได้ และทาํ ไมอิเลก็ ตรอนท่ีวง่ิ อยรู่ อบ ๆ นิวเคลียส
จึงไม่ผลกั กนั ท้งั ๆ ที่มีประจุลบเหมือนกนั รวมท้งั ทาํ ไมจึงไม่ถกู ดึงดูดเขา้ ไปท่ีนิวเคลียส ซ่ึงเป็น
เหตุที่ตอ้ งมีการปรับปรุงและเสนอแบบจาํ ลองใหม่ ๆ ข้ึนมา
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

อนุภาคมูลฐานของอะตอม

จากการศึกษาเก่ียวกบั โครงสร้างอะตอมในตอนแรก ทาํ ใหน้ กั วทิ ยาศาสตร์เช่ือวา่ อะตอม
ประกอบดว้ ยอนุภาค 2 ชนิด คือ อิเลก็ ตรอน และโปรตอน จนกระทง่ั การศึกษาเกี่ยวกบั อะตอม
ไดพ้ ฒั นาการมากข้ึน จึงไดท้ ราบวา่ นอกจากจะมีอิเลก็ ตรอนและโปรตอนแลว้ ยงั มีนิวตรอน และ
อนุภาคอื่น ๆ อีกหลายชนิด

ในปี พ.ศ. 2456 เฮนรี มอสเลย์ (Henry Mosley) นกั วทิ ยาศาสตร์ชาวองั กฤษสามารถหา
จาํ นวนโปรตอนท่ีมีอยใู่ นแต่ละธาตุได้ โดยศึกษาจากสเปกตรัมรังสีเอกซ์ของธาตุ เม่ือนาํ จาํ นวน
โปรตอนของธาตุมาพจิ ารณาร่วมกบั แบบจาํ ลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ดในแง่มวลของอะตอม
จะพบวา่ แบบจาํ ลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ดยงั ไม่ถูกตอ้ งนกั กล่าวคือตามแบบจาํ ลองอะตอม
ของรัทเทอร์ฟอร์ด มวลของอะตอมกค็ ือ มวลของนิวเคลียส หรือมวลของโปรตอนอยา่ งเดียว
นน่ั เอง ถา้ นิวเคลียสของอะตอมประกอบดว้ ยโปรตอนอยา่ งเดียว มวลของอะตอมกน็ ่าจะเท่ากบั
มวลของโปรตอนมารวมกนั แต่จากการทดลองหามวลของอะตอมพบวา่ มวลอะตอมของธาตุต่าง ๆ
มกั จะมีค่ามากกวา่ มวลของโปรตอนเสมอ เช่น ธาตุคาร์บอนมีโปรตอน 6 ตวั ตามแบบจาํ ลอง

อะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ดมวลอะตอมควรจะมีค่าเป็น 6 หน่วย แต่จากการทดลองพบวา่ มีมวล
อะตอมถึง 12 หน่วย หรือธาตุออกซิเจนมี 8 โปรตอน แต่มีมวลอะตอม 16 หน่วย เป็นตน้ จาก
ผลการทดลองพบวา่ อะตอมของธาตุส่วนใหญ่จะมีมวลเป็น 2 เท่า หรือมากกวา่ 2 เท่าของ
โปรตอน ทาํ ใหร้ ัทเทอร์ฟอร์ดต้งั ขอ้ สนั นิษฐานวา่ ภายในอะตอมน่าจะมีอนุภาคอีกชนิดหน่ึงซ่ึง
ไม่ใช่โปรตอนและอิเลก็ ตรอนอยดู่ ว้ ย โดยท่ีอนุภาคน้ีจะอยรู่ วมกนั ในนิวเคลียส และมีมวล
ใกลเ้ คียงกบั มวลของโปรตอน รวมท้งั เป็นกลางทางไฟฟ้ าดว้ ย ซ่ึงต่อมากไ็ ดม้ ีการพสิ ูจนข์ อ้
สนั นิษฐานของรัทเทอร์ฟอร์ดจนยอมรับกนั วา่ เป็นความจริง

ประมาณปี พ.ศ. 2456 ทอมสนั ไดท้ ดลองเก่ียวกบั มวลของอนุภาคบวกท่ีไดจ้ ากหลอดรังสี
แคโทด พบวา่ ในขณะท่ีใชก้ ๊าซนีออนใส่ในหลอดรังสีจะสามารถหามวลของอนุภาคบวกไดถ้ ึง 2
ค่า คือ 20 และ 22 หน่วย ซ่ึงแสดงวา่ ก๊าซนีออนจะตอ้ งมีอะตอม 2 ชนิด ซ่ึงมีมวลไม่เท่ากนั
ซ่ึงต่อมา เฟรเดอริก ซอดดี (Frederick soddy) ไดต้ ้งั ชื่ออะตอมของธาตุชนิดเดียวกนั แต่มีมวล
ต่างกนั วา่ ไอโซโทป ซ่ึงถือวา่ ผลการทดลองน้ีเป็นขอ้ มูลสนบั สนุนขอ้ เสนอของรัทเทอร์ฟอร์ด
ที่วา่ ภายในนิวเคลียสควรจะมีอนุภาคอีกอยา่ งหน่ึง ซ่ึงมีมวลใกลเ้ คียงกบั โปรตอนแต่ไม่มีประจุ

ในปี พ.ศ. 2475 เจมส์ แซดวกิ (James Chadwick) นกั วิทยาศาสตร์ชาวองั กฤษ ได้
ทดลองยงิ อนุภาคแอลฟาไปยงั ธาตุชนิดต่าง ๆ โดยใชเ้ คร่ืองมือที่ละเอียดถกู ตอ้ งยงิ่ ข้ึน และพิสูจน์
ไดว้ า่ ภายในนิวเคลียสจะมีอนุภาคอีกชนิดหน่ึงซ่ึงเป็นกลางทางไฟฟ้ าอยดู่ ว้ ย และเรียกอนุภาคน้นั
วา่ นิวตรอน

จากการคน้ พบนิวตรอน จึงทาํ ใหโ้ ครงสร้างของอะตอมเปลี่ยนแปลงไปจากแบบจาํ ลอง
อะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ดเลก็ นอ้ ย ทาํ ใหท้ ราบวา่ ภายในอะตอมจะประกอบดว้ ยอนุภาค 3 ชนิด
คือ อิเลก็ ตรอน โปรตอน และ นิวตรอน โดยเรียกอนุภาคท้งั 3 ชนิด วา่ เป็น อนุภาคมลู ฐาน
ของอะตอม ดงั น้นั แบบจาํ ลองอะตอมจึงเปล่ียนไป แบบใหม่มีลกั ษณะดงั น้ี

“อะตอมมีลกั ษณะเป็นทรงกลม ประกอบดว้ ยโปรตอนและนิวตรอนรวมกนั อยตู่ รงกลาง
ของอะตอม เรียกวา่ นิวเคลียส และมีอิเลก็ ตรอนซ่ึงมีจาํ นวนเท่ากบั โปรตอนว่ิงอยรู่ อบ ๆ
นิวเคลียส”

รูปที่ 5 แบบจาํ ลองอะตอมที่มีนิวตรอน

จากการศึกษาสมบตั ิของอนุภาคมลู ฐานของอะตอมท้งั 3 ชนิด พบวา่ อิเลก็ ตรอนแตล่ ะตวั
มีประจุเท่ากบั โปรตอน แตเ่ ป็นประจุตรงกนั ขา้ ม คือ อิเลก็ ตรอนมีประจุลบ แต่โปรตอนมีประจุ
บวก ในขณะที่นิวตรอนเป็นกลางทางไฟฟ้ า คือจะเป็นศนู ย์ นอกจากน้ียงั ทราบวา่ มวลของ
โปรตอนและนิวตรอนมีคา่ ใกลเ้ คียงกนั มาก ส่วนมวลของอิเลก็ ตรอนมีคา่ นอ้ ยมากเม่ือเปรียบเทียบ
กบั โปรตอน ดงั ในตารางตอ่ ไปน้ี

ตารางท่ี 1 อนุภาคมูลฐานของอะตอม

อนุภาค สัญลกั ษณ์ มวล มวลเปรียบเทียบ ประจุในหน่วย ชนิดของ

kg amu กบั อิเลก็ ตรอน คูลอมบ์ esu ประจุ

โปรตอน p 1.672 x 10-27 1.0073 1836 1.602 x 10-19 4.8209x10-12 +1
0
นิวตรอน n 1.674 x 10-27 1.0087 1839 00 -1

อิเลก็ ตรอน e 9.109 x 10-32 0.00054 1.602 x 10-19 4.8209x10-12

0

1 amu. = 1 atomic mass unit = 1.66 x 10-24 g.

ในปัจจุบนั นอกจากจะพบอนุภาคมลู ฐานของอะตอมซ่ึงจดั วา่ เป็นอนุภาคท่ีมีความคงตวั
ภายในอะตอมแลว้ ยงั มีอนุภาคอื่น ๆ อีกหลายชนิดท่ีอยภู่ ายในอะตอม แต่เป็นอนุภาคท่ีไม่คงตวั
ซ่ึงอาจจะเกิดจากนิวเคลียสของอะตอมถูกชนดว้ ยอนุภาคอ่ืน ๆ ตวั อยา่ งของอนุภาคที่ไม่คงตวั
ไดแ้ ก่ โพสิตรอน (Positron) ซ่ึงมีสมบตั ิคลา้ ยอิเลก็ ตรอน แตม่ ีประจุเป็นบวก นิวตริโน
(Neutrino) ท่ีเกิดในปฏิกิริยานิวเคลียร์มีมวลนอ้ ยมากจนเกือบเป็นศูนย์ และมีซอน (Meson) ซ่ึงมี
มวลอยรู่ ะหวา่ งโปรตอนกบั อิเลก็ ตรอน และเชื่อกนั วา่ มีส่วนช่วยใหโ้ ปรตอนและนิวตรอนสามารถ
ยดึ เหน่ียวอยดู่ ว้ ยกนั ไดภ้ ายในนิวเคลียส

ตารางท่ี 2 อนุภาคที่ไม่คงตวั ภายในอะตอม

อนุภาค สญั ลกั ษณ์ มวล( amu.) ประจุ (esu.) ชนิดของประจุ
โพสิตรอน
นิวตริโน e+ , + , +1e 0.000540 4.8209 x 10-12 +1
- 0 0
มีซอน  +1 , -1
0.156 4.8209 x 10-12 +1 , -1
ดิวทีรอน  0.118 4.8209 x 10-12 +1
แอลฟา 2.01416 4.8209 x 10-12 +2
 4.00276 9.6056 x 10-12

2 D , d
1

, 4 He
2

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

เลขอะตอม เลขมวล และไอโซโทป

จากการคน้ พบนิวตรอนทาํ ใหท้ ราบวา่ แบบจาํ ลองอะตอมประกอบดว้ ยอนุภาคมูลฐาน 3
ชนิด คือ อิเลก็ ตรอน โปรตอน และนิวตรอน เพือ่ ความสะดวกในการเขียนโครงสร้างของ
อะตอม นกั วทิ ยาศาสตร์จึงไดก้ าํ หนดสญั ลกั ษณ์ต่าง ๆ แทนอนุภาคมลู ฐานเหล่าน้นั ข้ึนมา คือ เลข
อะตอม และเลขมวลของธาตุ

เลขอะตอม(Atomic number) ใชส้ ญั ลกั ษณ์ Z หมายถึง ตวั เลขที่แสดงจาํ นวนโปรตอน
ท่ีมีอยใู่ นนิวเคลียสของธาตุ อะตอมของธาตุชนิดหน่ึง ๆ จะมีจาํ นวนโปรตอนเฉพาะตวั ไม่ซ้าํ กบั
ธาตุอื่น ๆ ธาตุชนิดเดียวกนั จะตอ้ งมีจาํ นวนโปรตอนหรือเลขอะตอมเท่ากนั

ถา้ อะตอมที่เป็นกลาง จาํ นวนอิเลก็ ตรอนเท่ากบั จาํ นวนโปรตอน

เพราะฉะน้นั เลขอะตอม = จาํ นวนโปรตอน = จาํ นวนอิเลก็ ตรอน

แต่ถา้ อะตอมไม่เป็นกลาง จาํ นวนอิเลก็ ตรอนจะไม่เท่ากบั โปรตอน

เช่น ไอออนบวกจะมีโปรตอนมากกวา่ อิเลก็ ตรอน

ไอออนลบ จะมีโปรตอนนอ้ ยกวา่ อิเลก็ ตรอน

เพราะฉะน้นั เลขอะตอม = จาํ นวนโปรตอน  จาํ นวนอิเลก็ ตรอน

เลขมวล ( Mass number) ใชส้ ญั ลกั ษณ์เป็น A หมายถึง ผลรวมของจาํ นวนโปรตอน

และจาํ นวนนิวตรอนในนิวเคลียส เลขมวลไม่ใช่ มวลอะตอม เลขมวลจะตอ้ งเป็นจาํ นวนเตม็ เสมอ

แต่มวลอะตอมอาจจะเป็นเลขจาํ นวนเตม็ หรือไม่กไ็ ด้

สัญลกั ษณ์นิวเคลยี ร์ (Nuclear symbol) เป็นสิ่งท่ีใชเ้ ขียนแทนโครงสร้างของอะตอม โดย

บอกรายละเอียดเกี่ยวกบั จาํ นวนอนุภาคมลู ฐานของอะตอม วธิ ีการเขียนตามขอ้ ตกลงสากลคือ

เขียนเลขอะตอมไวม้ ุมล่างซา้ ย และเลขมวลไวม้ ุมบนซา้ ยของสญั ลกั ษณ์ของธาตุ

เขียนเป็นสูตรทว่ั ๆ ไปดงั น้ี

สัญลกั ษณ์นิวเคลยี ร์ = Z X
A

X คือ สญั ลกั ษณ์ของธาตุ
A คือ เลขมวล
Z คือ เลขอะตอม
ถา้ ให้ n = จาํ นวนนิวตรอน
จะสามารถหาความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งเลขอะตอม เลขมวล และจาํ นวนนิวตรอนไดด้ งั น้ี

เลขมวล = เลขอะตอม + จาํ นวนนิวตรอน
A= Z + n

ดงั น้นั สญั ลกั ษณ์นิวเคลียร์จึงทาํ ใหท้ ราบวา่ ธาตุดงั กล่าวน้นั มีอิเลก็ ตรอน

โปรตอน และนิวตรอน อยา่ งละเท่าใด

ตวั อย่างที่ 1 จงคาํ นวณจาํ นวนอิเลก็ ตรอน โปรตอน และนิวตรอน ของธาตุซ่ึงมี

สญั ลกั ษณ์นิวเคลียร์ดงั ต่อไปน้ี 23 Na, 235 U, 12 C
11 92 6

วธิ ีทาํ จากสญั ลกั ษณ์นิวเคลียร์ Z X A คือ เลขมวล Z คือ เลขอะตอม
A

A = Z+n

n= A - Z

สาํ หรับ 23 Na มี A = 23 , Z = 11
11

เพราะฉะน้นั n = 23 - 11 = 12

มีอิเลก็ ตรอน = โปรตอน = 11

มีนิวตรอน = 12

สาํ หรับ 235 U มี A = 235 , Z = 92
92

เพราะฉะน้นั n = 235 - 92 = 143

มีอิเลก็ ตรอน = โปรตอน = 92

มีนิวตรอน = 143

สาํ หรับ 12 C มี A = 12 , Z=6
6

เพราะฉะน้นั n = 12 - 6 = 6

มีอิเลก็ ตรอน = โปรตอน = 6

มีนิวตรอน = 6

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ไอโซโทป (Isotope) หมายถงึ อะตอมของธาตุชนิดเดียวกนั ที่มีโปรตอนเท่ากนั (หรือ

อิเลก็ ตรอนเท่ากนั ) แต่มีเลขมวลและจาํ นวนนิวตรอนต่างกนั (หรือมีมวลต่างกนั )

อะตอมของธาตุชนิดเดียวกนั จะมีจาํ นวนโปรตอนและอิเลก็ ตรอนเท่ากนั แต่จาํ นวน

นิวตรอนอาจจะไม่เท่ากนั กไ็ ด้ ซ่ึงมีผลทาํ ใหม้ วลต่างกนั อะตอมของธาตุดงั กล่าวเรียกวา่ เป็น

ไอโซโทป เช่น 12 C, 13 C และ 14 C เป็ นไอโซโทปกนั
6 6 6

สญั ลกั ษณ์นิวเคลียร์ จาํ นวนอิเลก็ ตรอน จาํ นวนโปรตอน จาํ นวนนิวตรอน เลขมวล

12 C 6 6 6 12
6
6 6 7 13
13 C 6 6 8 14
6

14 C
6

จะเห็นไดว้ า่ คาร์บอนท้งั 3 ชนิด มีอิเลก็ ตรอนและโปรตอนเท่ากนั แต่มีจาํ นวนนิวตรอน

และเลขมวลไม่เท่ากนั จึงเป็นไอโซโทปกนั

การอ่านชื่อไอโซโทป ใหเ้ รียกช่ือธาตุ แลว้ ตามดว้ ยเลขมวล เช่น

12 C อ่านวา่ คาร์บอน 12
6

13 C อ่านวา่ คาร์บอน 13
6

14 C อ่านวา่ คาร์บอน 14 เป็นตน้
6

การเขียนสญั ลกั ษณ์นิวเคลียร์ของไอโซโทป อาจจะเขียนแบบยอ่ ไดโ้ ดยเขียนเฉพาะ

สญั ลกั ษณ์ของธาตุกบั เลขมวลคูก่ นั เช่น 12 C, 13 C และ 14 C
6 6 6

ไอโซโทปของธาตุบางชนิดอาจจะมีช่ือเรียกโดยเฉพาะ เช่น ธาตุไฮโดรเจนมี 3

ไอโซโทป และมีชื่อเฉพาะดงั น้ี

1 H เรียกวา่ โปรเตรียม ใชส้ ญั ลกั ษณ์ H แทน 1 H
1 1

2 H เรียกวา่ ดิวทีเรียม ใชส้ ญั ลกั ษณ์ D แทน 2 H
1 1

3 H เรียกวา่ ตริเตรียม ใชส้ ญั ลกั ษณ์ T แทน 3 H
1 1

ธาตุที่เป็นไอโซโทปกนั ถึงแมว้ า่ จะเป็นธาตุชนิดเดียวกนั แต่มวลอะตอมจะไม่เท่ากนั

รวมท้งั สมบตั ิทางกายภาพแตกต่างกนั ดว้ ย แต่สมบตั ิทางเคมีเกือบเหมือนกนั ทุกประการ

ธาตุชนิดหน่ึง ๆ อาจจะมีไดห้ ลายไอโซโทป บางไอโซโทปมีอยใู่ นธรรมชาติแต่บาง

ไอโซโทปกส็ งั เคราะห์ข้ึนมาท้งั น้ีเพือ่ นาํ ไปใชป้ ระโยชนใ์ นแง่ต่าง ๆ กนั ไอโซโทปของธาตุชนิด

หน่ึง ๆ มกั จะมีปริมาณในธรรมชาติไม่เท่ากนั เช่น ธาตุไฮโดรเจนในธรรมชาติจะมีโปรเตรียมอยู่

ถึง 99.99 % ดงั น้นั จึงมีดิวทีเรียมเพียงเลก็ นอ้ ย ส่วนตริเตรียมเป็นไอโซโทปกมั มนั ตรังสี จึงไม่

เสถียร

ปัจจุบนั มีการใชไ้ อโซโทปเพ่อื ประโยชนใ์ นทางดา้ นต่าง ๆ มากข้ึน เช่น

* ใช้ 12 C เป็ นมาตรฐานเปรี ยบเทียบในการหามวลอะตอมของธาตุต่าง
6

* ใช้ 14 C บอกอายขุ องวตั ถโุ บราณ และใชศ้ ึกษากลไกของการเกิดปฏิกิริยาเคมี
6

* ใช้ 24 Na ในการแพทยเ์ พ่ือตรวจวงจรของโลหิต

* ใช้ 60 Co สาํ หรับเป็นแหล่งกาํ เนิดรังสีแกมาเพือ่ ประโยชน์ทางการแพทย์ คือใชร้ ักษา
โรคมะเร็ง

* ใช้ 131I สาํ หรับตรวจอาการผดิ ปกติของต่อมไทรอยด์ เป็นตน้

ไอโซโทน ( Isotone ) หมายถงึ ธาตุต่างชนิดกนั ท่ีมีจาํ นวนนิวตรอนเท่ากนั แต่มีเลขมวล

และเลขอะตอมไม่เท่ากนั เช่น 18 O 19 F เป็ นไอโซโทนกนั มีนิวตรอนเท่ากนั คือ n = 10
8 9

ธาตุ A Z n

18 O 18 8 10
8
19 9 10
19 F
9

จะเห็นไดว้ า่ เฉพาะ n เท่าน้นั ที่เท่ากนั แต่ A และ Z ไม่เท่ากนั จึงเป็นไอโซโทน

ไอโซบาร์ (Isobar) หมายถึง ธาตุต่างชนิดกนั ท่ีมีเลขมวลเท่ากนั แต่มีมวลอะตอมและ

จาํ นวนนิวตรอนไม่เท่ากนั เช่น 30 P กบั 30 Si มีเลขมวลเท่ากนั คือ 30
15 14

ธาตุ A Z n

30 P 30 15 15
15
30 14 16
30 Si
14

จะเห็นไดว้ า่ เฉพาะ A เท่าน้นั ท่ีเท่ากนั แต่ Z และ n ไม่เท่ากนั จึงเป็นไอโซบาร์

จากสญั ลกั ษณ์นิวเคลียร์ Z Xn (เพือ่ แสดงท้งั A, Z , n ) ถา้ ตวั ใดตวั หน่ึงของ A, Z หรือ n
A

เท่ากนั อีก 2 ตวั ที่เหลือจะไม่เท่ากนั

เช่น ถา้ A เท่า Z และ n จะไม่เท่ากนั

ตวั อย่างท่ี 2 จงเลือกธาตุที่เป็นไอโซโทป ไอโซบาร์ และไอโซโทน จากธาตุท่ีกาํ หนดใหต้ ่อไปน้ี

12 C, 13 C , 14 C , 10 B , 11 B , 14 N , 15 N , 16 O
6 6 6 5 5 7 7 8

วธิ ีทาํ จากสญั ลกั ษณ์นิวเคลียร์ที่กาํ หนดให้ หาคา่ ของ A, Z , n ไดด้ งั น้ี

ธาตุ A Z n

12 C 12 6 6
6

13 C 13 6 7
6

14 C 14 6 8
6

10 B 10 5 5
5

11 B 11 5 6
5

14 N 14 7 7
7

15 N 15 7 8
7

16 O 16 8 8
8

ไอโซโทป มีโปรตอนหรือ Z เท่ากนั ดงั น้นั ธาตุที่เป็นไอโซโทปกนั คือ 12 C, 163C และ
6

14 C , 10 B และ 11 B , 14 N และ 15 N
6 5 5 7 7

ไอโซบาร์ มี A เท่ากนั ธาตุที่เป็นไอโซบาร์กนั คือ 14 C และ 14 N
6 7

ไอโซโทน มี n เท่ากนั ธาตุท่ีเป็นไอโซโทนกนั คือ 12 C และ 11 B 163C
6 5

และ 14 N 15 N และ 16 O
7 7 8

******************************************************************************

ใบความรู้ท่ี 3

คลน่ื สมบตั ขิ องคลนื่ และสเปกตรัมของแสง

******************************************************** ครูศกั ด์ิอนนั ต์ อนนั ตสุข
แบบจาํ ลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด ใชอ้ ธิบายเกี่ยวกบั การทดลองยงิ อนุภาคแอลฟาไปที่

แผน่ ทองคาํ แต่อธิบายปัญหาบางอยา่ งไม่ได้ เช่น ทาํ ไมโปรตอนซ่ึงมีประจุบวกจึงรวมกนั เป็น
นิวเคลียสได้ และทาํ ไมอิเลก็ ตรอนซ่ึงมีประจุลบจึงเคลื่อนที่รอบ ๆ นิวเคลียสได้

หลงั จากการคน้ พบนิวตรอน สามารถอธิบายเหตุผลท่ีโปรตอนสามารถรวมกนั เป็น
นิวเคลียสได้ 2 ลกั ษณะดงั น้ี

1.โปรตอนและนิวตรอนทจ่ี ะเปลย่ี นกลบั ไปกลบั มาได้

ถา้ 1n คือ นิวตรอน และ 1 p คือ โปรตอน จะเขียนสมการแสดงการเปลี่ยนแปลง
01

กลบั ไปกลบั มาระหวา่ งโปรตอน และนิวตรอนไดด้ งั น้ี

Neutron + Positive charge  Proton

หรือ 1 n + 0e  1 p
0 1
1

และ Proton + Negative charge  Neutron

หรือ 1 p + 0 e  1 n
1 1 0

จะเห็นไดว้ า่ โปรตอนสามารถเปล่ียนไปเป็นนิวตรอนไดโ้ ดยอาศยั อิเลก็ ตรอน และ

นิวตรอนสามารถเปล่ียนเป็นโปรตอนไดโ้ ดยโปสิตรอน ( 0 e ) ซ่ึงเป็ นอนุภาคที่ไม่เสถียรภายใน
1

นิวเคลียส เขยี นเป็นสมการรวมไดด้ งั น้ี

การท่ีโปรตอนและนิวตรอนสามารถจะเปลี่ยนกลบั ไปกลบั มาไดจ้ ึงก่อใหเ้ กิดแรงยดึ เหนี่ยว

ระหวา่ งอนุภาคท้งั สอง ซ่ึงทาํ ใหอ้ นุภาคท้งั สองอยดู่ ว้ ยกนั ได้ และทาํ ใหน้ ิงเคลียสมีความเสถียร

2.พจิ ารณาในแง่ของประจุ เน่ืองจากนิวตรอนไม่มีประจุไฟฟ้ าจึงเป็นกลางทางไฟฟ้ า

นิวตรอนจึงไม่มีแรงดูดหรือแรงผลกั ระหวา่ งอนุภาค ดงั น้นั จึงทาํ หนา้ ท่ีเชื่อม (Cement) ระหวา่ ง

โปรตอนกบั โปรตอน โดยการแทรกอยรู่ ะหวา่ งโปรตอนกบั โปรตอนซ่ึงทาํ ใหโ้ ปรตอนอยใู่ น

ระหวา่ ง ลดแรงผลกั ลงได้ จึงทาํ ใหโ้ ปรตอนอยรู่ วมกนั ได้

จะเห็นไดว้ า่ แบบจาํ ลองอะตอมใหม่ท่ีมีนิวตรอนสามารถอธิบายการรวมตวั กนั ของ

โปรตอนในนิวเคลียสได้ แต่ยงั ไม่สามารถอธิบายไดว้ า่ อิเลก็ ตรอนอยรู่ วมกนั รอบ ๆ นิวเคลียสได้

อยา่ งไร อิเลก็ ตรอนท้งั หมดอยรู่ วมกนั หรือมีการแบ่งกลุ่ม ๆ หรือมีตวั กลางแบบเดียวกบั นิวตรอน

ในนิวเคลียส นอกจากน้ียงั ไม่สามารถอธิบายไดว้ า่ เหตุใดเมื่อเผาสารประกอบชนิดต่าง ๆ สีของ

เปลวไฟจึงไม่เหมือนกนั

นกั วทิ ยาศาสตร์ไดพ้ ยายามศึกษาลกั ษณะของการจดั เรียงอิเลก็ ตรอนรอบ ๆ อะตอม โดย
แบ่งการศึกษาออกเป็น 2 ส่วน ส่วนแรกเป็นการศึกษาเกี่ยวกบั สเปกตรัมของอะตอมซ่ึงจะทาํ ให้
ทราบวา่ ภายในอะตอมมีการจดั ระดบั พลงั งานเป็นช้นั ๆ ในแต่ละช้นั จะมีอิเลก็ ตรอนบรรจุอยู่ ส่วน
ท่ีสองเป็นการศึกษาเก่ียวกบั พลงั งานไอออนไนเซชนั เพอื่ จะดูวา่ ในแต่ละระดบั พลงั งานจะมี
อิเลก็ ตรอนบรรจุอยไู่ ดก้ ่ีตวั

สเปกตรัม หมายถึง อนุกรมของแถบสีหรือ หรือเสน้ ที่ไดจ้ ากการผา่ นพลงั งานรังสีเขา้ ไปใน

สเปกโตรสโคป ทาํ ใหพ้ ลงั งานรังสีแยกออกเป็นแถบหรือเป็นเสน้ ที่มีความยาวคล่ืนต่าง ๆ
เรียงลาํ ดบั กนั ไป

สเปกโตรสโคป (Spectroscope) หรือสเปกโตรมิเตอร์ (Spectrometer) หมายถึง เคร่ืองมือ
ที่ใชแ้ ยกสีตามความถ่ี หรือเครื่องมือที่ใชศ้ ึกษาเก่ียวกบั สเปกตรัม

สเปกตรัม แบ่งเป็น 2 ประเภท คือ
ก. สเปกตรัมแบบต่อเน่ือง (Continuous spectrum) เป็นสเปกตรัมที่ประกอบดว้ ยแถบสีที่
มีความถ่ีต่อเนื่องกนั ไปอยา่ งกลมกลืนกนั เช่น สเปกตรัมของแสงอาทิตย์
ข. สเปกตรัมไม่ต่อเนื่อง (Discontinuous spectrum) หรือเรียกเสน้ สเปกตรัม ลกั ษณะ
ของสเปกตรัมจะเป็นเสน้ หรือแถบสีเลก็ ๆ ที่ไม่เกิดต่อเนื่องกนั ไป แต่มีการเวน้ ช่วงของความถ่ีที่
เสน้ สเปกตรัมเกิด เช่น สเปกตรัมธาตุไฮโดรเจน ธาตุฮีเลียม เป็นตน้
สเปกตรัมท่ีไม่ต่อเน่ืองจะมีบทบาทท่ีสาํ คญั ในการศึกษาโครงสร้างอะตอม เน่ืองจาก
อะตอมของธาตุต่าง ๆ จะมีเสน้ สเปกตรัมเฉพาะตวั คลา้ ยกบั ลายนิ้วมือของคนแต่ละคนท่ีไม่
เหมือนกนั สาํ หรับสเปกตรัมของธาตุ ถา้ พลงั งานรังสีเกิดจากการเปล่ียนแปลงของอะตอมจะเรียกวา่
“อะตอมมิกสเปกตรัม (Atomic spectrm) ”
ความยาวคล่ืน (Wavelength) ใชส้ ญั ลกั ษณ์เป็น  (อ่านวา่ แลมบด์ า) เป็นสมบตั ิท่ีสาํ คญั
ของคลื่นหมายถึง ระยะทางท่ีคลื่นเคลื่อนที่ครบ 1 รอบพอดี (คือระยะทางจากจุด ก. ถึงจุด ข.
ในรูป หรือระยะทางจากจุดประปลายหน่ึงไปยงั อีกปลายหน่ึง) ความยาวคลื่นมีหน่วยเป็นเมตร
( m ) หรือหน่วยยอ่ ยของเมตร เช่น นาโนเมตร (nm) โดย 1 nm = 10-9 เมตร

ความถี่ของคลื่น ใชส้ ญั ลกั ษณ์เป็น  (อ่านวา่ นิว) หมายถึง จาํ นวนรอบของคล่ืนที่

เคลื่อนที่ผา่ นจุดใดจุดหน่ึงในเวลา 1 วนิ าที ความถี่ของคลื่นจึงมีหน่วยเป็นจาํ นวนรอบต่อวินาที (

S-1 หรือ cycle/s) หน่วยน้ีมีช่ือเรียกอีกอยา่ งหน่ึงวา่ เฮิร์ตซ์ ( Hertz) หรือใชส้ ญั ลกั ษณ์เป็น Hz

แอมปลิจูด ( Amplitude) คือ ความสูงของยอดคลื่น

คล่ืนที่จะศึกษากนั ในท่ีน้ีเป็นคล่ืนแม่เหลก็ ไฟฟ้ าในช่วงความยาวคล่ืนระหวา่ ง380-750 nm

ซ่ึงเป็นช่วงคลื่นที่มีความยาวและความถ่ีที่ประสาทตาของคนจะรับไดเ้ รียกคลื่นแม่เหลก็ ไฟฟ้ าช่วง

ดงั กล่าวน้ีวา่ “แสงขาว (Visibel light)” สาํ หรับช่วงอ่ืน ๆ นอกจากน้ีจะไม่นาํ มาศึกษาเนื่องจาก

ประสาทตาไมส่ ามารถจะรับได้ เช่น ช่วงอลั ตราไวโอเลต (Utraviolet หรือตวั อยค่ อื U.V. ) อิน

ฟาเรด (Infrared หรือตวั ยอ่ I.R.) และไมโครเวฟ (Microwave) เป็นตน้

ตารางท่ี 1 สมบตั ิของคลื่นในช่วงความยาวต่าง ๆ กนั บางช่วง

ช่วงคลื่น ความยาวคล่ืน (m) ความถ่ีคล่ืน (Hz)

อลั ตราไวโอเลต 1 x 10-7 - 3 x 10-7 1.5 x 1015

แสงขาว 3 x 10-7 - 7 x 10-7 0.6 x 1015

อินฟราเรด 2.5 x 10-6 - 3 x 10-5 3.0 x 1013

ไมโครเวฟ 1 x 10-3 - 3 x 10-1 3.0 x 1010

การศึกษาเก่ียวกบั สเปกตรัมน้ีมีมาต้งั แต่สมยั นิวตนั โดยใชป้ ริซึมแยกแสงอาทิตยอ์ อกเป็น

แถบสีรวม 7 สี ซ่ึงภายหลงั เคอร์ชอฟ (Gustav Krchhoff) ชาวเยอรมนั ไดป้ ระดิษฐส์ เปกโตรสโค

ปข้ึน ใชใ้ นการแยกสเปกตรัมของแสงขาว และต่อมาบุนเสน (Robert Bunsen) ไดน้ าํ ความรู้

เก่ียวกบั สเปกตรัมไปวเิ คราะห์แร่ชนิดต่าง ๆ ซ่ึงทาํ ใหท้ ราบวา่ แร่น้นั มีธาตุอะไรเป็นองคป์ ระกอบ

เม่ือใหแ้ สงขาวส่องผา่ นปริซึม แสงขาวจะแยกออกเป็นแถบสีต่าง ๆ ต่อเน่ืองกนั 7 สี

เหมือนสีรุ้ง คือ สีม่วง คราม น้าํ เงิน เขียว เหลือง สม้ และแดง นกั วทิ ยาศาสตร์เรียกแถบสี

ต่อเนื่องกนั ท้งั 7 สีน้ีวา่ “ สเปกตรัมของแสงสีขาว ” การที่แสงขาวสามารถแยกออกเป็น

สเปกตรัมสีต่าง ๆ กนั กเ็ นื่องจากแสงขาวประกอบดว้ ยสีต่าง ๆ ท้งั 7 สี ซ่ึงมีความยาวคล่ืนต่าง ๆ

จะทาํ ใหเ้ กิดการหกั เหตามขนาดของมุมต่าง ๆ แสงท่ีมีความยาวคล่ืนไม่เท่ากนั จะเกิดการหกั เหใน

ปริซึมไดไ้ ม่เท่ากนั ซ่ึงทาํ ใหเ้ กิดการแยกออกเป็นแถบแสงสีต่าง ๆ และต่อเน่ืองกนั เป็นแถบ

สเปกตรัม

ตารางท่ี 2 แถบสีของสเปกตรัมของแสงขาว

สีของสเปกตรัม ความยาวคลื่น (nm)

ม่วง 380 - 420

คราม 420 - 460

น้าํ เงิน 460 - 490

เขียว 490 - 580

เหลือง 580 - 590

สม้ 590 - 650

แดง 650 - 700

สาํ หรับคล่ืนแม่เหลก็ ไฟฟ้ าในช่วงอ่ืน ๆ กม็ ีการหกั เหเมื่อผา่ นปริซึมหรือผา่ นตวั กลาง

เช่นเดียวกนั แต่ไม่สามารถมองเห็นไดเ้ หมือนแสงขาว การศึกษาสเปกตรัมของคล่ืนแม่เหลก็ ไฟฟ้ า

ไดร้ ับความสนใจเป็นอยา่ งมากนกั วทิ ยาศาสตร์ ซ่ึงต่อมามกั ซ์ พลงั ค์ (Max Planck)

นกั วิทยาศาสตร์ ชาวเยอรมนั ไดพ้ บวา่ คล่ืนแม่เหลก็ ไฟฟ้ าหรือแสงเป็นพลงั งานรูปหน่ึงและ

พลงั งานของคลื่นแม่เหลก็ ไฟฟ้ ามีส่วนสมั พนั ธก์ บั ความถ่ีและความยาวของคล่ืนโดยสรุปเป็นกฎวา่

“ พลงั งานของคลื่นแม่เหลก็ แม่เหลก็ ไฟฟ้ าจะเป็นสดั ส่วนโดยตรงกบั ความถ่ีของคลื่นน้นั ”

เขียนเป็นความสมั พนั ธไ์ ดด้ งั น้ี

E 
E = h

เม่ือ E = พลงั งานของคลื่นแม่เหลก็ ไฟฟ้ า (หน่วยเป็น จูล )
h = ค่าคงท่ีของพลงั ค์ ( Plank , constant) = 6.625 x 10-34 Js
 = ความถี่ของคลื่นแม่เหลก็ ไฟฟ้ า (Hz หรือ s-1)

เรียกสมการดงั กล่าวน้ีวา่ กฎของพลงั ค์

ในการศึกษาเก่ียวกบั คลื่นโดยทว่ั ๆ ไปมกั จะวดั เป็นความคล่ืน ซ่ึงความยาวคลื่นมีส่วน
สมั พนั ธ์กบั ความถ่ีของคลื่นดงั น้ี

C = 
=c



เมื่อ c คือความเร็วของคลื่นแม่เหลก็ ไฟฟ้ าในสูญญากาศ หรือความเร็วแสงในสูญญากาศ
c = 2.99 x 108 ms-1 หรือ โดยประมาณ c = 3.0 x 108 ms-1

จากความสมั พนั ธ์ของความยาวคลื่นของความยาวคล่ืนแมเ่ หลก็ ไฟฟ้ า ทาํ ใหส้ ามารถเขียน
กฎของพลงั ค์ เพ่อื แสดงความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งพลงั งานของคลื่นแม่เหลก็ ไฟฟ้ ากบั ความยาว และ
ความถี่ของคลื่น ไดด้ งั น้ี

E = h = h c


เน่ืองจากแสงขาวประกอบดว้ ยแสงสีต่าง ๆ รวม 7 สี แต่ละสีมีลกั ษณะเป็นแถบสเปกตรัม

จึงมีความยาวคลื่นเป็นช่วง ดงั น้นั ค่าของความถี่และพลงั งานจึงเป็นช่วงดว้ ย การคาํ นวณเกี่ยวกบั

พลงั งานของคล่ืนจึงตอ้ งระบุความยาวคลื่นหรือความถี่ท่ีแน่นอนดว้ ย เช่น แสงสีเขียวมีความยาว

คลื่นระหวา่ ง 490 - 580 จะมีพลงั งานอยรู่ ะหวา่ ง 4.06 x 10-19 และ 3.43 x 10-19 จูล ถา้ แสงสี

เขียวท่ีมีความยาวคลื่น 520 nm จะมีพลงั งาน 3.82 x 10-19 จูล เป็นตน้

ตารางท่ี 3 พลงั งาน ความยาว และความถ่ีของแสงสีขาว

สีของสเปกตรัม ความยาวคลื่น ความถี่คลื่น (Hz) พลงั งาน (J)

(nm)

ม่วง 380 - 420 7.89 x 1014 - 7.14 x 1014 5.23 x 10-19 - 4.73 x 10-19

คราม 420 - 460 7.14 x 1014 - 6.52 x 1014 4.73 x 10-19 - 4.32 x 10-19

น้าํ เงิน 460 - 490 6.52 x 1014 - 6.12 x 1014 4.32 x 10-19 - 4.06 x 10-19

เขียว 490 - 580 6.12 x 1014 - 5.17 x 1014 4.06 x 10-19 - 3.43 x 10-19

เหลือง 580 - 590 5.17 x 1014 - 5.08 x 1014 3.43 x 10-19 - 3.37 x 10-19

สม้ 590 - 650 5.08 x 1014 - 4.62 x 1014 3.37 x 10-19 - 3.06 x 10-19

แดง 650 - 700 4.62 x 1014 - 4.29 x 1014 3.06 x 10-19 - 2.84 x 10-19

จากตารางจะเห็นไดว้ า่ ในแสงขาวซ่ึงมีสีต่าง ๆ รวม 7 สี แสงสีม่วงจะมีความยาวคล่ืนส้นั
ที่สุด แต่มีความถี่สูงสุด และมีพลงั งานสูงสุด ในขณะที่แสงสีแดงมีความยาวคลื่นมากท่ีสุด แต่มี
ความถ่ีต่าํ สุดและมีพลงั งานต่าํ ที่สุด

หรือพจิ ารณาจากสูตร E = h  = h c


ถา้  มาก  และ E จะนอ้ ย
แต่ถา้  นอ้ ย  และ E จะมาก

ตัวอย่างเพม่ิ เตมิ ที่ 1 เสน้ สเปกตรัมของไฮโดรเจน 2 เสน้ คือเสน้ สีม่วงมีความยาวคล่ืน 410 nm
และเสน้ สีน้าํ เงินมีความยาวคล่ืน 434 nm จะมีพลงั งานต่างกนั เท่าใด ?
วธิ ีทาํ จากสูตร E = h  = h c


c = 3.0 x 108 m/s
h = 6.625 x 10-34 Js
สาํ หรับเสน้ สีม่วง ;  = 410 nm = 4.10 x 10-7 m
E = 6.625 x 10-34 Js x 3.0x108 = 4.85 x 10-19 J

4.10x107

สาํ หรับเสน้ สีม่วง ;  = 434 nm = 4.34 x 10-7 m
E = 6.625 x 10-34 Js x 3.0x108

4.34x107

= 4.58 x 10-19 J
มีพลงั งานต่างกนั เท่ากบั 4.85 x 10-19 J - 4.58 x 10-19 J = 2.7 x 10-20 J

ตัวอย่างเพม่ิ เตมิ ท่ี 2 ธาตุชนิดหน่ึงเมื่อนาํ ไปเผาไฟ จะเกิดเสน้ สเปกตรัมหลายเสน้ จากการทดลอง
พบวา่ เสน้ สเปกตรัมเสน้ หน่ึงมีพลงั งาน 4.0 x 10-19 J สเปกตรัมเสน้ ดงั กล่าวจะมีความยาวและ
ความถี่คล่ืนเป็นเท่าใด และมีสีอะไร
วธิ ีทาํ E = h c


E = 4.0 x 10-19 J
h = 6.625 x 10-34 Js
c = 2.998 x 108 m/s

จะได้ 4.0 x 10-19 J = 6.625 x 10-34 Js x 2.998x108



 = 497 x 10-9 m= 497 nm

จาก  = c


 = 2.998x108
= 64.0947x1x019014 Hz

สเปกตรัมเสน้ น้ีมีความยาวคล่ืน 497 นาโนเมตร ความถี่ 6.04 x 1014 Hz และตรงกบั
สีเขียว (ช่วงสีเขียวอยรู่ ะหวา่ งความยาวคลื่น 490 - 580 นาโนเมตร)
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ใบความรู้ที่ 4
เส้ นสเปกตรัมของธาตุและการแปลความหมาย/แบบจําลองอะตอมของโบร์

********************************************************
เน่ืองจากแบบจาํ ลองอะตอมท่ีโปรตอนและนิวตรอนรวมกนั เป็นนิวเคลียส มีอิเลก็ ตรอน
ว่ิงอยรู่ อบ ๆ นิวเคลียส สามารถอธิบายไดแ้ ต่เพยี งวา่ ทาํ ไมโปรตอนจึงอยรู่ วมกนั เป็นนิวเคลียสได้
แต่ไม่สามารถอธิบายไดว้ า่ ทาํ ไมอิเลก็ ตรอน ซ่ึงมีประจุเป็นลบเหมือนกนั จึงอยรู่ วมกนั รอบ ๆ
นิวเคลียส ไม่ไดบ้ อกใหท้ ราบวา่ อิเลก็ ตรอนท้งั หมดเหล่าน้นั อยใู่ นท่ีเดียวกนั หรือแบ่งเป็นกลุ่ม ๆ
อยา่ งไร และเมื่อมีการศึกษาการเผาสารซ่ึงพบวา่ สารประกอบที่มีโลหะต่างกนั จะใหส้ ีของเปลวไฟ
ต่างกนั แบบจาํ ลองน้ี ไม่สามารถอธิบายไดว้ า่ สีของเปลวไฟน้นั เกิดข้ึนจากอะไร เกิดข้ึนไดอ้ ยา่ งไร
โดยเฉพาะอยา่ งยง่ิ เม่ือศึกษาสีของเปลวไฟดว้ ยสเปกโตรสโคปซ่ึงจะเห็นเป็นเสน้ สเปกตรัมท่ีมีสีต่าง
ๆ กนั แบบจาํ ลองน้ีกไ็ ม่สามารถอธิบายไดเ้ ช่นเดียวกนั แสดงวา่ แบบจาํ ลองน้ียงั ไม่ถูกตอ้ ง
นกั วิทยาศาสตร์จึงพยายามสร้างแบบจาํ ลองอะตอมใหมข่ ้ึนมาเพือ่ ใชอ้ ธิบายปรากฎการณ์ดงั กล่าว
การศึกษาสีของเปลวไฟท่ีเกิดข้ึนจากการเผาสาร มกั จะเห็นเพยี งสีเดียว เห็นเด่นชดั ที่สุด
ท้งั น้ีเน่ืองจากตาของคนไม่สามารถท่ีจะแยกสีที่มีความถ่ีต่าง ๆ ที่ผสมกนั อยอู่ อกจากกนั ได้ จึง
มองเห็นเฉพาะสีท่ีเด่นชดั ท่ีสุดเพยี งสีเดียวเท่าน้นั แต่ถา้ ใชส้ เปกโตรสโคปซ่ึงเป็นเครื่องมือแยกสี
ตามความถี่ของแสง จะเห็นเป็นเสน้ ท่ีมีสีต่าง ๆ กนั หลายเสน้ ซ่ึงเรียกวา่ เสน้ สเปกตรัม แต่อยา่ งไร
กต็ ามเสน้ สเปกตรัมที่เด่นชดั มีความเขม้ ของสีมากท่ีสุด จะเป็นสีเดียวกบั ท่ีมองเห็นดว้ ยตาเปล่า
ตารางที่ 1 สีของเปลวไฟท่ีเกิดจากการเผาสารเม่ือดูดว้ ยตาเปล่า และใชเ้ สน้ สเปกโตรสโคป
สารประกอบ สีของเปลวไฟเม่ือดูดว้ ยตาเปล่า สีของเสน้ สเปกตรัมที่เด่นชดั ที่สุด
Nacl เหลือง เหลืองเขม้

Na2SO4 เหลือง เหลืองเขม้
BaCl2 เขียวอมเหลือง เขียว
BaCO3 เขียวอมเหลือง เขียว
CaCl2 แดงเขม้
CaSO4 แดงอิฐ แดงเขม้
แดงอิฐ
CuCO3 เขียวเขม้
CuSO4 เขียว เขียวเขม้
MgCl2 เขียว ม่วงเขม้
MgCO3 ม่วง ม่วงเขม้
LiCl ม่วง แดงเขม้
แดงเลือดนก

Li2CO3 แดงเลือดนก แดงเขม้

ถา้ เปรียบเทียบเทียบสเปกตรัมของสารต่าง ๆ กบั สเปกตรัมของแสงอาทิตยแ์ ละแสงจาก

หลอดฟลูออเรสเซนตจ์ ะพบวา่ สเปกตรัมท่ีเห็นจากแสงอาทิตยม์ ีลกั ษณะเป็นแถบท่ีมีแสงสีเจด็ สี

ต่อเน่ืองกนั ท่ีเรียกวา่ สเปกตรัมแบบต่อเนื่อง เนื่องจากเป็นสเปกตรัมของแสงขาวนนั่ เอง สาํ หรับ

สเปกตรัมของหลอดฟลูออเรสเซนตน์ อกจากจะเห็นเป็นแถบสีแบบสเปกตรัมของแสงขาวเป็นพ้นื

แลว้ ยงั มีเสน้ ปรากฏในแถบสเปกตรัมดว้ ย เรียกวา่ เสน้ สเปกตรัม ซ่ึงจดั วา่ เป็นสเปกตรัมที่ไม่

ต่อเน่ือง เสน้ สเปกตรัมที่เห็นเด่นชดั ท่ีสุดคือ เสน้ สีเขียว ซ่ึงเกิดจากธาตุที่บรรจุไวใ้ นหลอด

ฟลูออเรสเซนตน์ ้นั ลกั ษณะของเสน้ สเปกตรัมจะคลา้ ยกบั สเปกตรัมที่ไดจ้ ากการเผาสาร

สาํ หรับลกั ษณะของสเปกตรัมหรือสีของเปลวไฟของสารประกอบต่าง ๆที่เกิดจากโลหะ

ชนิดเดียวกนั จากตารางที่ผา่ นมาจะเห็นไดว้ า่ ไดเ้ สน้ สเปกตรัมท่ีมีลกั ษณะเหมือนกนั ทุกประการท้งั

ตาํ แหน่งของเสน้ สเปกตรัม ถึงแมว้ า่ จะมีอโลหะต่างชนิดกนั เช่น กรณีของสารประกอบโซเดียม

ไม่วา่ จะเป็น NaCl หรือ Na2SO4 จะเห็นสีของเสน้ สเปกตรัมที่เด่นชดั ที่สุดเป็นสีเหลองเขม้
เหมือนกนั อยใู่ นตาํ แหน่งเดียวกนั หรือมีความยาวคล่ืนเท่ากนั ท้งั ๆ ท่ีสารประกอบโซเดียมน้นั มี

อโลหะต่างกนั คือ Cl- กบั SO42- แสดงวา่ เสน้ สเปกตรัมน้นั ไมไ่ ดเ้ กิดจากอโลหะ ถา้ เกิดจาก
อโลหะสีหรือตาํ แหน่งของเสน้ สเปกตรัมของ NaCl หรือ Na2SO4 ควรจะต่างกนั สาํ หรับสเปกตรัม
ของสารประกอบคูอ่ ่ืน ๆ ที่มีโลหะชนิดเดียวกนั และมีอโลหะต่างชนิดกนั กใ็ หผ้ ลเช่นเดียวกนั กบั

กรณีของเกลือโซเดียม คือใหส้ เปกตรัมเหมือนกนั เมื่อเป็นโลหะชนิดเดียวกนั ดงั น้นั จึงสรุปไดว้ า่ “

เสน้ สเปกตรัมเกิดจากอะตอมส่วนท่ีเป็นโลหะไม่ไดเ้ กิดจากส่วนท่ีเป็นอโลหะ”

เน่ืองจากลกั ษณะของเสน้ สเปกตรัมข้ึนอยกู่ บั ชนิดของโลหะ โลหะชนิดเดียวกนั จะให้

สเปกตรัมที่เหมือนกนั และแตกต่างจากสเปกตรัมของโลหะอื่น ๆ สเปกตรัมของธาตุชนิดต่าง ๆ จะ

มีลกั ษณะเป็นแบบเฉพาะตวั ท้งั ตาํ แหน่ง สี และจาํ นวนเสน้ สเปกตรัม สเปกตรัมของโลหะชนิด

เดียวกนั ไม่วา่ โลหะน้นั จะเป็นธาตุบริสุทธ์ิหรืออยใู่ นรูปของสารประกอบจะตอ้ งมีลกั ษณะ

เหมือนกนั คือ มีจาํ นวนเสน้ ของสเปกตรัมเท่ากนั แตล่ ะเสน้ มีสีเดียวกนั (อาจจะมีความเขม้ ของสี
ไม่เท่ากนั ) และตาํ แหน่งของเสน้ สเปกตรัมแต่ละเสน้ จะตอ้ งเหมือนกนั ถา้ เป็นสเปกตรัมของโลหะ
ต่างชนิดกนั จะตอ้ งไม่เหมือนกนั สีของสเปกตรัมและจาํ นวนเสน้ ของสเปกตรัมอาจจะเหมือนกนั
แต่ตาํ แหน่งของเสน้ สเปกตรัมท้งั หมดจะตอ้ งไม่ตรงกนั การท่ีสเปกตรัมเป็นสมบตั ิเฉพาะตวั ของ
ธาตุ ทาํ ใหส้ ามารถนาํ มาใชใ้ นแง่ของการวเิ คราะห์ชนิดของธาตุได้ เช่น หาสเปกตรัมของแร่ต่าง ๆ
เปรียบเทียบกบั สเปกตรัมของธาตุท่ีรู้จกั ดีอยแู่ ลว้ เพอื่ จะวเิ คราะห์ไดว้ า่ แร่น้นั ประกอบดว้ ยธาตุ
อะไรบา้ ง

สเปกตรัมไม่ไดเ้ กิดเฉพาะจากโลหะอยา่ งเดียวเท่าน้นั อโลหะกใ็ หส้ เปกตรัมเช่นเดียวกนั
แต่เป็ นสเปกตรัมที่เกิดในช่วงของความถ่ีที่ตาเรามองไม่เห็น

โดยสรุป

1. สเปกตรัมเป็นสมบตั ิเฉพาะตวั ของธาตุชนิดหน่ึง ๆ ซ่ึงแตกต่างจากธาตุชนิดอ่ืน
2. สเปกตรัมของโลหะชนิดเดียวกนั ไม่วา่ จะอยใู่ นรูปของธาตุบริสุทธ์ิหรือในสารประกอบ
จะตอ้ งมีลกั ษณะเหมือนกนั ท้งั หมด ท้งั ในแง่ของจาํ นวนเสน้ สเปกตรัม สีของแต่ลเสน้ (อาจจะมีสี
เขม้ ไม่เท่ากนั ) และ ตาํ แหน่งของเสน้ สเปกตรัม
3. สเปกตรัมของโลหะต่างชนิดกนั จะไม่เหมือนกนั สีของเสน้ สเปกตรัมอาจจะเหมือนกนั
แต่ตาํ แหน่งของเสน้ สเปกตรัมท้งั หมดจะไม่ตรงกนั
สาํ หรับสารท่ีอยใู่ นสถานะก๊าซกส็ ามารถจะตรวจดูสเปกตรัมไดเ้ ช่นเดียวกนั แต่ไม่ใช่โดย
การนาํ ก๊าซมาเผาเหมือนกบั สเปกตรัมของโลหะ สเปกตรัมของก๊าซจะทาํ ไดโ้ ดยนาํ ก๊าซมาบรรจุใน
หลอดแกว้ โดยทาํ ใหม้ ีความดนั ต่าํ และใชพ้ ลงั งานจากไฟฟ้ าแทนการเผา เมื่อก๊าซท่ีบรรจุอยใู่ น
หลอดแกว้ ไดร้ ับพลงั งานเพยี งพอกจ็ ะเเรืองแสงใหส้ ีต่าง ๆ ซ่ึงตาของคนไม่สามารถจะบอกความ
แตกต่างได้ แต่ถา้ ใชส้ เปกโตรสโคปส่องดูจะเห็นเป็นเสน้ สเปกตรัม เช่นเดียวกบั สเปกตรัมของ
โลหะ ก๊าซแตล่ ะชนิดจะใหเ้ สน้ สเปกตรัมท่ีมีลกั ษณะไมเ่ หมือนกนั
เม่ือเผาสารประกอบของโลหะต่างชนิดกนั จะไดเ้ ปลวไฟท่ีมีสีต่าง ๆ กนั สีของเปลวไฟก็
คือส่วนของพลงั งานท่ีแปรรูปมาจากพลงั งานความร้อนนนั่ เอง แสดงวา่ หลงั จากที่สารไดร้ ับความ
ร้อนเขา้ ไปแลว้ จะมีการคายพลงั งานส่วนหน่ึงออกมาในรูปของแสง การที่มีสีต่าง ๆ กนั แสดงวา่
พลงั งานที่คายออกมาน้นั มีคา่ ไม่เท่ากนั พลงั งานที่คายออกมาจะมีส่วนเกี่ยวขอ้ งกบั ความถี่หรือ
ความยาวของคลื่นแสง ตามกฎของ พลงั ค์ ถา้ โลหะน้นั คายพลงั งานออกมาตรงกบั ความถ่ีของ
แสงสีใด จะเห็นเป็นเปลวไฟสีน้นั ซ่ึงถา้ ดูจากสเปกโตรสโคปกจ็ ะเห็นเป็นเสน้ สีสเปกตรัมที่มีสี
เดียวกนั เนื่องจากการเกิดสเปกตรัมข้ึนอยกู่ บั พลงั งานท่ีคายออกมา ดงั น้นั การอธิบายการเกิด

สเปกตรัมจึงตอ้ งต้งั อยบู่ นสมมติฐานที่วา่ อะตอมจะตอ้ งมีโครงสร้างท่ีสามารถรับพลงั งานและคาย

พลงั งานได้

นกั วิทยาศาสตร์ไดพ้ ยายามนาํ แบบจาํ ลองอะตอมต่าง ๆ ท่ีมีอยมู่ าอธิบายการเกิดสเปกตรัม

ของธาตุแต่ปรากฏวา่ ไม่ไดผ้ ล จึงคิดวา่ แบบจาํ ลองอะตอมท่ีมีอยนู่ ้นั ยงั ไม่ถูกตอ้ ง จะตอ้ งมีการ

แกไ้ ขและเพิ่มเติมบางสิ่งบางอยา่ งเพ่อื ใหน้ าํ มาอธิบายการเกิดสเปกตรัมได้ ดงั น้นั จึงสร้าง

สมมติฐานเกี่ยวกบั แบบจาํ ลองอะตอมข้ึนมาใหม่ โดยใหโ้ ครงสร้างของอะตอมสามารถที่จะมีการ

ถ่ายเทพลงั งานได้ คือใหอ้ ะตอมเป็นทรงกลมประกอบดว้ ยโปนตอนและนิวตรอนรวมกนั เป็น

นิวเคลียส และมีอิเลก็ ตรอนโคจรอยรู่ อบ ๆ ซ่ึงอิเลก็ ตรอนที่โคจรอยนู่ ้ีกระจายอยรู่ อบ ๆ นิวเคลียส

ในระยะต่างกนั

รูปท่ี 1 โครงสร้างอะตอมแบบใหม่
ท้งั น้ีกาํ หนดลกั ษณะของอะตอมดงั น้ี
1. อะตอมแบ่งออกเป็นช้นั ๆ แต่ละช้นั จะมีพลงั งานประจาํ ตวั ซ่ึงมีค่าไม่เท่ากนั เรียกวา่ มี
ระดบั พลงั งานต่างกนั ระดบั พลงั งานภายในอะตอมจะเป็นช่วง ๆ ไม่ต่อเนื่อง
2. ระดบั พลงั งานที่อยใู่ กลน้ ิวเคลียสมากท่ีสุดจะมีพลงั งานต่าํ สุด (คือ E1) เรียกวา่ ระดบั
พลงั งานในสภาวะพ้ืน (ground state) ระดบั พลงั งานท่ีต่ออกไปอีก คือ E2 , E3 , . …. จะมี
พลงั งานสูงข้ึนตามลาํ ดบั ระดบั พลงั งานนอกสุดของอะตอมจะมีพลงั งานในตวั สูงสุด

รูปที่ 2 การจดั ระดบั พลงั งานรอบ ๆ นิวเคลียส
ต้งั แต่ระดบั พลงั งาน E2 , E3 , . …. เป็นตน้ ไป เรียกรวมกนั วา่ Allowed state energy

3. อิเลก็ ตรอนท่ีกระจายอยใู่ นระดบั พลงั งานเหล่าน้ีจะตอ้ งมีพลงั งานในตวั เท่ากบั พลงั งาน

ประจาํ ระดบั น้นั จึงจะอยใู่ นสภาวะท่ีเสถียร และสามารถโคจรอยใู่ นระดบั พลงั งานน้นั ได้ เช่น

อิเลก็ ตรอนท่ีจะโคจรอยใู่ นระดบั พลงั งานที่ 1 จะตอ้ งมีพลงั งาน E1 และอิเลก็ ตรอนท่ีอยใู่ นระดบั
พลงั งานท่ี 2 จะตอ้ งมีพลงั งาน E2 เป็นตน้ ถา้ อิเลก็ ตรอนมีพลงั งานเปล่ียนไปจากเดิมจะทาํ ใหไ้ ม่
เสถียร เช่น อิเลก็ ตรอนท่ีอยใู่ นระดบั E1 เมื่อไดร้ ับพลงั งานเพ่ิมข้ึนจะข้ึนไปอยใู่ นช้นั E2 , E3 , .
…. ซ่ึงทาํ ใหไ้ ม่เสถียร อิเลก็ ตรอนจะพยายามกลบั มาสู่ตาํ แหน่งเดิมเพอ่ื ใหอ้ ยใู่ นภาวะท่ีเสถียร

ตามเดิม โดยการคายพลงั งานส่วนหน่ึงออกมา

พลงั งานของอิเลก็ ตรอนซ่ึงเคลื่อนท่ีอยรู่ อบ ๆ นิวเคลียสประกอบดว้ ยพลงั งานศกั ย์ (คือพลงั งานท่ี

เกิดจากแรงดึงดูดระหวา่ งอิเลก็ ตรอนกบั โปรตอนหรือกบั นิวเคลียส) และพลงั งานจลน์ (คือ

พลงั งานที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของอิเลก็ ตรอน) ปกติอนุภาคทุกชนิดจะอยใู่ นภาวะที่เสถียรที่สุดเมื่อ

มีพลงั งานในตวั ต่าํ ที่สุด ดงั น้นั ในภาวะปกติผลรวมของพลงั งานท้งั สองชนิดของอิเลก็ ตรอนจะมีคา่

ต่าํ สุด (สมมติใหเ้ ป็น E1 ซ่ึงกค็ ือ พลงั งานในสภาวะพนื้ (ground state) นน่ั เอง เมื่อมีการเผาหรือ
ใสไฟฟ้ าเขา้ ไป อะตอมจะไดร้ ับพลงั งานเพ่ิมข้ึน ทาํ ใหอ้ ิเลก็ ตรอนมีพลงั งานสูงข้ึนสมมติใหเ้ ป็น

E2 ซ่ึงเรียกวา่ “ภาวะกระตุ้น Excited state energy” ในภาวะที่ถกู กระตุน้ น้ีอิเลก็ ตรอนจะมี
พลงั งานสูงข้ึน ซ่ึงทาํ ใหไ้ ม่เสถียร และจะพยายามปรับตวั กลบั เขา้ สู่ภาวะปกติดงั เดิม ในการ

กลบั คืนสู่ภาวะปกติ หรือภาวะพ้นื ตามเดิมน้นั อิเลก็ ตรอนจะตอ้ งคายพลงั งานออกมาเท่ากบั

พลงั งานท่ีไดร้ ับเขา้ ไป พลงั งานจาํ นวนน้ีจะเท่ากบั ผลต่างของพลงั งานท้งั สองระดบั

ถา้ ให้ E = พลงั งานท่ีอิเลก็ ตรอนคายออกหรือไดร้ ับเขา้ ไป

E = E2 - E1
พลงั งานทอี่ เิ ลก็ ตรอนคายออกมา (E) ส่วนใหญ่จะปรากฏอยใู่ นรูปของพลงั งานแสงเป็น

เสน้ สเปกตรัมท่ีมีสีต่าง ๆ ถา้ อิเลก็ ตรอนมีเพียง 2 ระดบั พลงั งาน เสน้ สเปกตรัมควรจะปรากฏเป็น

เสน้ เดียว แต่จากการพจิ ารณาเสน้ สเปกตรัมของธาตุต่าง ๆ พบวา่ มีมากกวา่ 1 เสน้ ท้งั สิ้น เช่น

ธาตุไฮโดรเจนมีเสน้ สเปกตรัมที่ปรากฏอยใู่ นช่วงแสงขาวถึง 4 เสน้ ดว้ ยกนั แตล่ ะเสน้ จะมีความ

ยาวคล่ืนและพลงั งานแตกต่างกนั ดงั ในตารางต่อไปน้ี

ตารางท่ี 1 ความยาวคล่ืนและพลงั งานของเสน้ สเปกตรัมของไฮโดรเจน

สีของสเปกตรัม ความยาวคลื่น (nm) พลงั งาน (kJ)

สีม่วง 410 4.84 x 10-22

สีน้าํ เงิน 434 4.57 x 10-22

สีน้าํ ทะเล 486 4.08 x 10-22

สีแดง 656 3.02x 10-22

พลงั งานที่อิเลก็ ตรอนดูดและคายออกในการเปล่ียนระดบั พลงั งาน

การที่ไฮโดรเจนมีเสน้ สเปกตรัมใหเ้ ห็นถึง 4 เสน้ แสดงวา่ ภายในอะตอมจะตอ้ งไม่ไดม้ ี
เพียง 2 ระดบั พลงั งานเท่าน้นั แต่คงจะตอ้ งมีมากกวา่ น้ี และการท่ีความยาวคล่ืนไม่ไดต้ ่อเนื่องกนั
แสดงวา่ ระดบั พลงั งานในอะตอมควรจะเป็นช่วงไม่ต่อเนื่องกนั ระดบั พลงั งานในอะตอมของ
ไฮโดรเจนจะตอ้ งมีระดบั ที่ 3, 4, …. ต่อ ๆ ไป ซ่ึงจดั เป็นช้นั ๆ การที่มีระดบั พลงั งานหลายระดบั
แต่ละระดบั มีคา่ พลงั งานคงที่ทาํ ใหผ้ งต่างระหวา่ งระดบั พลงั งานคู่หน่ึง ๆ มีคา่ ไม่เท่ากนั แต่เป็น

ค่าคงท่ีเช่น E = E2 - E1
E = E3 - E1
E = E4 - E1

เมื่อผลต่างของระดบั พลงั งานคู่หน่ึง ๆ มีค่าไม่เท่ากนั พลงั งานในส่วนที่คายออกมาจึงมีค่
ไม่เท่ากนั ดว้ ย ทาํ ใหม้ ีเสน้ สเปกตรัมไดห้ ลายเสน้ ดงั ในรูปต่อไปน้ี

รูปที่ 3 แผนผงั การเปล่ียนแปลงระดบั พลงั งานของอิเลก็ ตรอนของไฮโดรเจน

เมื่ออิเลก็ ตรอนไดร้ ับพลงั งานเพมิ่ ข้ึนจนข้นึ ไปอยใู่ นระดบั E2 , E3 ,E4 และ E5 ซ่ึงอยใู่ น
ภาวะท่ีถกู กระตุน้ ทาํ ใหไ้ ม่เสถียร อิเลก็ ตรอนจะปรับตวั ใหก้ ลบั สู่ภาวะที่เสถียรตามเดิม โดยเปลี่ยน

จากระดบั พลงั งานสูงาสู่ระดบั พลงั งานต่าํ (E1) ซ่ึงจะคายพลงั งานออกมาจาํ นวนหน่ึง

เช่น อิเลก็ ตรอนจากระดบั E2 กลบั สู่ระดบั E1 จะคายพลงั งาน E1
ตามกฎของพลงั ค์ พลงั งานจะมีส่วนสมั พนั ธก์ บั ความยาวคล่ืนคือ

E1 = E2 - E1 = h1 = hc
1

ดงั น้นั พลงั งานส่วนที่คายออกมาจะมีความยาวคลื่น 1 ซ่ึงในกรณีของไฮโดรเจน 1 =

656 nm ตรงกบั ความยาวคล่ืนของสีแดง จึงทาํ ใหเ้ ห็นเป็นเสน้ สเปกตรัมสีแดงที่ 656 nm

สาํ หรับการเปล่ียนระดบั พลงั งานของอิเลก็ ตรอนจาก E3 ,E4 และ E5 มายงั E1 ก็

เช่นเดียวกนั E2 = E3 - E1 = h2 = hc
2

E3 = E3 - E1 = h3 = hc
3

E4 = E4 - E1 = h4 = hc
4

2 จะตรงกบั ความยาวคล่ืน 486 nm ซ่ึงเป็นความถ่ีของส้ีน้าํ ทะเล

3 จะตรงกบั ความยาวคล่ืน 434 nm ซ่ึงเป็นความถ่ีของส้ีน้าํ เงิน

4 จะตรงกบั ความยาวคล่ืน 410 nm ซ่ึงเป็นความถ่ีของส้ีแดง

ดงั น้นั จึงเห็นสเปกตรัมรวม 4 เสน้ ดงั กล่าว

สีของเสน้ สเปกตรัมเสน้ ต่างๆ จะมีความเขม้ ไม่เท่ากนั ซ่ึงแสดงวา่ การเปลี่ยนแปลง

พลงั งานในระดบั ต่าง ๆ มีความถ่ีในการเกิดไม่เท่ากนั การเปลี่ยนแปลงพลงั งานในช่วงใดที่เกิดมาก

ความเขม้ ขน้ ของสีกจ็ ะเขม้ มาก เช่น ถา้ สีน้าํ ทะเลมีความเขม้ ของสีเห็นเด่นชดั ท่ีสุดแสดงวา่ การ

เปล่ียนแปลงท่ีระดบั E2 (ความยาวคลื่น 486 nm) มีความถ่ีมากที่สุด
เม่ือพิจารณาผลต่างระหวา่ งพลงั งานของระดบั พลงั งานคูท่ ี่อยถู่ ดั กนั ของเสน้ สเปกตรัมของ

ไฮโดรเจนจะไดด้ งั น้ี

ตารางท่ี 2 ผลต่างระหวา่ งพลงั งานของเสน้ สเปกตรัมของไฮโดรเจน

สีของสเปกตรัม ความยาวคล่ืน (nm) พลงั งาน (kJ) ผลต่างระหวา่ งพลงั งานของเสน้

สเปกตรัมท่ีอยถู่ ดั กนั (kJ)

สีม่วง 410 4.84 x 10-22 2.7 x 10-23
434 4.57 x 10-22 4.9 x10-23
สีน้าํ เงิน 486 4.08 x 10-22 10.6 x 10-23
สีน้าํ ทะเล 656 3.02 x 10-22

สีแดง

จะเห็นวา่ ผลต่างระหวา่ งพลงั งานของระดบั พลงั งานคูท่ ่ีอยถู่ ดั กนั แต่ละคู่ ไม่เท่ากนั ความ
แตกต่างจะนอ้ ยลงตามลาํ ดบั เม่ือระดบั พลงั งานสูงข้ึน กล่าวไดว้ า่ ระดบั พลงั งานยง่ิ สูงข้ึนจะยง่ิ อยู่
ชิดกนั มากข้ึน ดงั ในรูปที่ 3 แสดงแผนผงั การเปลี่ยนระดบั พลงั งานของอิเลก็ ตรอนของไฮโดรเจน

สรุปการเกดิ สเปกตรัมของธาตุ

1.เมื่ออิเลก็ ตรอนไดร้ ับพลงั งานจะถูกกระตุน้ ใหข้ ้ึนไปอยรู่ ะดบั พลงั งานท่ีสูงข้ึนซ่ึงจะข้ึน
ไปอยรู่ ะดบั ใดยอ่ มข้ึนกบั ปริมาณพลงั งานที่ไดร้ ับ การที่อิเลก็ ตรอนข้ึนไปอยใู่ นระดบั พลงั งานที่
สูงข้ึนน้ีทาํ ใหอ้ ะตอมไม่เสถียร อิเลก็ ตรอนจึงพยายามกลบั มาสู่ระดบั พลงั งานเดิมโดยการคาย
พลงั งานออกมาคา่ หน่ึงซ่ึงเท่ากบั พลงั งานที่ไดร้ ับเขา้ ไป พลงั งานส่วนใหญ่ท่ีคายออกมาจะอยใู่ นรูป
ของคล่ืนแม่เหลก็ ไฟฟ้ า ซ่ึงปรากฎเป็นเสน้ สเปกตรัมท่ีมีสีต่าง ๆ กนั ในสเปกโตรสโคป

2.การเปล่ียนระดบั พลงั งานของอิเลก็ ตรอนไม่จาํ เป็นจะตอ้ งเกิดระหวา่ งระดบั พลงั งานท่ีอยู่

ถดั กนั แต่อาจจะมีการเปล่ียนขา้ มข้นั ได้ จึงเป็นเป็นเหตุใหม้ ีเสน้ สเปกตรัมเกิดข้นึ ไดห้ ลายเสน้

3.ภายในอะตอมซ่ึงแบ่งพลงั งานเป็นช้นั ๆ ระดบั พลงั งานที่อยใู่ กลน้ ิวเคลียสจะต่าํ ท่ีสุด

และระดบั พลงั งานท่ีอยหู่ ่างจากนิวเคลียสมากที่สุดจะมีค่าสูงสุด ดงั น้นั อิเลก็ ตรอนในระดบั

พลงั งานต่าํ จึงอยใู่ กลน้ ิวเคลียสมากกวา่ อิเลก็ ตรอนในระดบั พลงั งานสูง

4.ระดบั พลงั งานต่าํ ๆ จะอยหู่ ่างกนั และเมื่อสูงข้ึนจะอยชู่ ิดกนั มากข้ึน กล่าวคือ ยงิ่ ระดบั

พลงั งานสูงข้ึนจะยงิ่ อยชู่ ิดกนั มากข้ึน

5.เสน้ สเปกตรัมของธาตุ แสดงใหเ้ ห็นถึงพลงั งานท่ีอิเลก็ ตรอนคายออกมาเมื่อเปล่ียนจาก

ระดบั พลงั งานสูงมาสู่ระดบั พลงั งานท่ีต่าํ กวา่

แบบจาํ ลองอะตอมของนีลส์ โบร์

จากผลการศึกษาเกี่ยวกบั การเกิดสเปกตรัมของธาตุ ทาํ ใหน้ กั วทิ ยาศาสตร์พบวา่

อิเลก็ ตรอนท่ีอยรู่ อบ ๆ นิวเคลียสน้นั ไม่ไดอ้ ยรู่ วมกนั ท่ีเดียวท้งั หมด แต่แบ่งออกเป็นกลุ่ม ๆ ตาม

ระดบั พลงั งานต่าง ๆ รอบ ๆ นิวเคลียส ในปี พ.ศ. 2428 - 2505 นีลส์ โบร์ (Neils Bohr)

นกั วิทยาศาสตร์ชาวเดนมาร์ก ไดน้ าํ มาสร้างแบบจาํ ลองอะตอมข้ึนใหม่โดยขยายจากแบบจาํ ลอง

รัทเทอร์ฟอร์ด ดงั น้ี

“อะตอมประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอนรวมเป็ นนิวเคลยี ส และมอี เิ ลก็ ตรอนใน

อะตอมวงิ่ อยู่รอบ ๆ นิวเคลยี สเป็ นช้ัน ๆ ตามระดับพลงั งาน”

แบบจาํ ลองอะตอมของนิลส์ โบร์ ทาํ ใหเ้ ห็นมโนภาพเก่ียวกบั การจดั อิเลก็ ตรอนภายใน

อะตอมรอบ ๆ นิวเคลียส ซ่ึงเปรียบเสมือนกบั ระบบสุริยจกั รวาลท่ีมีดวงอาทิตยอ์ ยตู่ รงกลาง และมี

ดาวเคราะห์โคจรอยรู่ อบ ๆ นอกจากน้ี โบร์ยงั ไดก้ าํ หนดสญั ลกั ษณ์สาํ หรับพลงั งานช้นั ต่าง ๆ ไว้

ดว้ ย โดยใหร้ ะดบั พลงั งานที่อยใู่ กลน้ ิวเคลียสที่สุดเป็นช้นั K และช้นั ถดั ๆ ไปเป็นช้นั L, M, N

, …… ซ่ึงในปัจจุบนั เรียกระดบั พลงั งานท่ีอยใู่ กลน้ ิวเคลียสท่ีสุดวา่ ระดบั พลงั งาน n = 1 และ

ระดบั พลงั งานถดั ออกไปเป็น n = 2 , n = 3 ,n = 4,…. ตามลาํ ดบั

รูปท่ี 4 แบบจาํ ลองอะตอมของโบร์

แบบจาํ ลองอะตอมของโบร์ใชอ้ ธิบายการเกิดสเปกตรัมไดด้ ี โดยเฉพาะกบั อะตอมที่มี
ขนาดเลก็ และมีอิเลก็ ตรอนเดี่ยว เช่น อะตอมของไฮโดรเจน แตส่ ามารถใชอ้ ธิบายอะตอมที่มี
หลาย ๆ อิเลก็ ตรอนได้ นอกจากน้ียงั ทราบแต่เพยี งวา่ อิเลก็ ตรอนภายในอะตอมมีการจดั เรียงตวั เป็น
ช้นั ๆ ตามระดบั พลงั งาน แต่ไม่ทราบวา่ ในแต่ละระดบั พลงั งานจะมีอิเลก็ ตรอนอยกู่ ี่ตวั จึงไดม้ ีการ
คน้ ควา้ เพ่มิ เติม และเป็นเหตุใหแ้ บบจาํ ลองอะตอมเปล่ียนไปอีก

แบบจําลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก

Heisenberg เนื่องจากทฤษฎีอะตอมของโบร์ ไม่สามารถ
อธิบายโครงสร้างของอะตอมไดท้ ุกธาตุ , โดย
อธิบายไดด้ ีเฉพาะธาตุไฮโดรเจน หรือธาตุ
เลก็ ๆ เช่น He , Li , ซ่ึงถูกอิออนไนซ์จนเหลือ
อิเลก็ ตรอนตวั เดียว เมื่อเดอบรอยล์ เสนอ
สมมติฐานวา่ อนุภาคสามารถแสดงสมบตั ิเป็น
คล่ืน และทดลองไดด้ ว้ ยวา่ อิเลก็ ตรอน
สามารถเล้ียวเบนไดจ้ ริง

นกั ฟิ สิกส์หลายคนจึงพยายามสร้างทฤษฎี
ข้ึนมาเรียกวา่ กลศาสตร์ควอนตมั
(Quantum Mechanics) ซ่ึงเป็นหวั ใจ
ของฟิ สิกส์สมยั ใหม่ (Modern Physics) นกั
ฟิ สิกส์ในกลศาสตร์ท่ีสาํ คญั คือ ชเรอดิงเจอร์
(Schro”dinger และ Heisenberg)

ภาพแสดงกลุ่มหมอกของการพบอิเลก็ ตรอน

*****************************************************************************

ใบความรู้ที่ 5

เร่ือง การจดั เรียงอเิ ลก็ ตรอนในอะตอม

********************************************************
การทาํ ใหอ้ ิเลก็ ตรอนตวั แรกหลุดออกจากอะตอมจะใชพ้ ลงั งานนอ้ ยที่สุด เน่ืองจาก
อิเลก็ ตรอนและนิวเคลียสมีแรงดึงดูดซ่ึงกนั และกนั การที่อิเลก็ ตรอนตวั แรกถกู ดึงดูดออกง่ายที่สุด
แสดงวา่ มีแรงยดึ เหนี่ยวนอ้ ยท่ีสุด จากการศึกษาพบวา่ แรงดึงดูดระหวา่ งอิเลก็ ตรอนกบั นิวเคลียส
ข้ึนอยกู่ บั ปัจจยั หลายอยา่ ง เช่น
ก. ขึน้ กบั ระยะทางระหว่างอเิ ลก็ ตรอนกบั นิวเคลยี ส หรือขนาดของอะตอม ถา้ อิเลก็ ตรอน
อยใู่ กลน้ ิวเคลียสมากจะมีแรงดึงดูดมาก ทาํ ใหม้ ีค่าพลงั งานไอออไนเซชนั สูง ในทางตรงกนั ขา้ ม
ถา้ อิเลก็ ตรอนอยหู่ ่างจากนิวเคลียสมาก แรงดึงดูดระหวา่ งอิเลก็ ตรอนกบั นิวเคลียสจะนอ้ ย ทาํ ใหม้ ี
พลงั งานไออไนเซชนั ต่าํ
ข. ขนึ้ กบั จาํ นวนประจุบวกในนิวเคลยี ส ซ่ึงถา้ นิวเคลียสมีประจุบวกมาก แรงดึงดูดจะ
มาก ทาํ ใหม้ ี IE สูง และถา้ นิวเคลียสมีประจุนอ้ ย แรงดึงดูดจะนอ้ ย ทาํ ให้ IE ต่าํ
นอกจากน้ียงั มีปัจจยั อ่ืน ๆ อีก ซ่ึงจะกล่าวถึงต่อไป อยา่ งไรกต็ ามพบวา่ ปัจจยั ท่ีสาํ คญั ที่สุด
ในการพจิ ารณาคา่ ของ IE คือระยะระหวา่ งอิเลก็ ตรอนกบั นิวเคลียส ถา้ อิเลก็ ตรอนหลาย ๆ ตวั ใน
อะตอมอยหู่ ่างจากนิวเคลียสดว้ ยระยะทางใกลเ้ คียงกนั อิเลก็ ตรอนเหล่าน้นั จะมีคา่ IE ใกลเ้ คียงกนั
ดว้ ย แต่ถา้ อิเลก็ ตรอนอยหู่ ่างจากนิวเคลียสต่างกนั อยา่ งเห็นไดช้ ดั คา่ IE จะแตกต่างกนั มาก
โดยอาศยั คา่ IE ลาํ ดบั ต่าง ๆ ของธาตุ และต้งั สมมติฐานวา่ อิเลก็ ตรอนภายในอะตอมจะ
จดั เรียงตวั เป็นกลุ่ม ๆ ดว้ ย จาํ นวนอิเลก็ ตรอนในแต่ละกลุ่มแตกต่างกนั ออกไป แต่ละกลุ่มจะอยู่
ห่างจากนิวเคลียสไม่เท่ากนั (อิเลก็ ตรอนในกลุ่มเดียวกนั จะอยหู่ ่างจากนิวเคลียสพอ ๆ กนั ) กลุ่มที่
อยใู่ กลน้ ิวเคลียสมากที่สุดจะมีค่า IE สูงสุดและกลุ่มท่ีอยหู่ ่างจากนิวเคลียสมากท่ีสุดจะมี IE นอ้ ย
ท่ีสุด ดงั น้นั เมื่อนาํ ธาตุแต่ละชนิดมาหา IE ลาํ ดบั ต่าง ๆ ต้งั แต่ลาํ ดบั หน่ึงจนถึงลาํ ดบั สุดทา้ ย แลว้
นาํ ค่า IE มาจดั เป็นกลุ่ม จะทาํ ใหท้ ราบวา่ แต่ละกลุ่มควรจะมีอิเลก็ ตรอนก่ีตวั
ดงั น้นั การศึกษาพลงั งานไอออไนเซชนั ลาํ ดบั ต่าง ๆ ของธาตุ จึงทาํ ใหท้ ราบวา่ ในระดบั
พลงั งานต่าง ๆ ควรจะมีอิเลก็ ตรอนไดก้ ่ีตวั ซ่ึงเป็นส่วนท่ีต่อจากการศึกษาสเปกตรัมของอะตอม
เพราะสเปกตรัมทาํ ใหท้ ราบแต่เพยี งวา่ ภายในอะตอมจะมีการแบ่งระดบั พลงั งานเป็นช้นั ๆ ในแต่
ละช้นั จะมีอิเลก็ ตรอนบรรจุอยู่ แต่ไม่ทราบวา่ แต่ละระดบั พลงั งานจะมีอิเลก็ ตรอนกี่ตวั
พจิ ารณาตวั อยา่ ง พลงั งานไอออไนเซชนั ของธาตุแมกนีเซียม ซ่ึงมี 12 ลาํ ดบั (เพราะมี 12
อิเลก็ ตรอน) ดงั น้ี

ตารางที่ 1 คา่ IE1 - IE12 ของธาตุ Mg

พลงั งานไอออไนเซชนั ลาํ ดบั ที่ พลงั งาน (MJ/mol)

1 0.744

2 1.475

3 7.739

4 10.547

5 13.636

6 18.001

7 21.710

8 25.663

9 31.650

10 35.469

11 170.003

12 189.379

จะเห็นไดว้ า่

1.ค่า IE1 และ IE2 มีค่าใกลเ้ คียงกนั
2.ค่า IE3 ถึง IE10 มีค่าใกลเ้ คียงกนั แตต่ ่างจาก ค่า IE1 และ IE2 อยา่ งเห็นได้
ชดั

3. ค่า IE11 และ IE12 มีค่าใกลเ้ คียงกนั แต่ต่างจาก IE10 อยา่ งเห็นไดช้ ดั
การท่ีจดั วา่ อิเลก็ ตรอนที่มีพลงั งานไอออไนเซชนั ใกลเ้ คียงกนั อยใู่ นกลุ่มเดียวกนั หรืออยู่

ห่างจากนิวเคลียสพอ ๆ กนั กเ็ นื่องจากพจิ ารณาแรงดึงดูดระหวา่ งอิเลก็ ตรอนกบั นิวเคลียส เมื่อ

อิเลก็ ตรอนอยใู่ นกลุ่มเดียวกนั แสดงวา่ อยหู่ ่างจากนิวเคลียสพอ ๆ กนั ดงั น้นั จึงถูกนิวเคลียสดึงดูด

ไวด้ ว้ ยแรงพอ ๆกนั การที่จะดึงอิเลก็ ตรอนในกลุ่มน้ีออกจึงควรใชพ้ ลงั งานใกลเ้ คียงกนั ทาํ ให้

อิเลก็ ตรอนในกลุ่มเดียวกนั มีพลงั งานไอออไนเซชนั ไมแ่ ตกต่างกนั มากนกั แต่ถา้ เป็นอิเลก็ ตรอนที่

อยตู่ ่างกลุ่มกนั จะอยหู่ ่างจากนิวเคลียสต่างกนั มาก ทาํ ใหถ้ ูกดึงดูดจากนิวเคลียสต่างกนั ดว้ ย ค่า

พลงั งานไอออไนเซชนั จึงต่างกนั มาก

คา่ IE1 และ IE2 ใกลเ้ คียงกนั แสดงวา่ เป็นอิเลก็ ตรอนอยใู่ นกลุ่มเดียวกนั เน่ืองจากมีคา่
พลงั งานไอออไนเซชนั ต่าํ ท่ีสุด จึงควรเป็นกลุ่มของอิเลก็ ตรอนที่อยหู่ ่างจากนิวเคลียสมากที่สุด

คา่ IE3 - IE10 ใกลเ้ คียงกนั แสดงวา่ เป็นอิเลก็ ตรอนอยใู่ นกลุ่มเดียวกนั แตเ่ นื่องจาก
พลงั งานต่างจาก IE2 อยา่ งเห็นไดช้ ดั แสดงวา่ จะตอ้ งเป็นคนละกลุ่ม เน่ืองจากมีพลงั งานไอออไน
เซชนั สูงข้ึน ดงั น้นั จึงควรจะเป็นกลุ่มที่อยใู่ กลน้ ิวเคลียสมากยงิ่ ข้ึน

สาํ หรับกลุ่มสุดทา้ ย IE11 และ IE12 มีค่าใกลเ้ คียงกนั เช่นเดียวกนั กลุ่มอ่ืน ๆ และแตกต่าง
จาก IE10 อยา่ งเห็นไดช้ ดั เนื่องจากมีพลงั งานไอออไนเซนั สูงสุด จึงจดั เป็นกลุ่มของอิเลก็ ตรอนท่ี
อยใู่ กลน้ ิวเคลียสมากที่สุด

โดยอาศยั คา่ IE1 - IE12 ของธาตุ Mg จึงทาํ ใหส้ ามารถจดั กลุ่มของอิเลก็ ตรอนไดเ้ ป็น 3
กลุ่ม โดยมีระยะทางห่างจากนิวเคลียสมากข้ึนตามลาํ ดบั คือกลุ่มท่ี 1 ( 2 อิเลก็ ตรอน ) กลุ่มที่ 2
(8 อิเลก็ ตรอน) และกลุ่มท่ี 3 ( 2 อิเลก็ ตรอน)

สาํ หรับการจดั กลุ่มอิเลก็ ตรอนของธาตุอ่ืน ๆ กอ็ าศยั คา่ IE เช่นเดียวกนั นอกจากจะ
พจิ ารณาตวั เลขแสดงค่า IE ดงั ตวั อยา่ งของ Mg แลว้ ยงั อาจจะพจิ ารณาจากกราฟไดโ้ ดยนาํ คา่
IE ลาํ ดบั ต่าง ๆ มาเขียนกราฟร่วมกบั พลงั งานไอออไนเซชนั ใหพ้ ลงั งานไอออไนเซชนั เป็นแกน
ต้งั และลาํ ดบั ท่ีของพลงั งานไอออไนเซชนั เป็นแกนนอน ดูลกั ษณะของกราฟที่เป็นช่วง ๆ จะเห็น
ความแตกต่างของ IE ลาํ ดบั ต่าง ๆ อยา่ งชดั เจน ซ่ึงจะนาํ มาแบ่งกลุ่มของอิเลก็ ตรอนได้ พจิ ารณา
ตวั อยา่ งของธาตุ Al, Si, P, S, Cl, และ Ar ดงั น้ี

รูปท่ี 1 ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ ง IE กบั ลาํ ดบั ที่ของ IE ของธาตุต่าง ๆ
จากลกั ษณะของกราฟจะพบวา่
1.ธาตุ Al มี IE จัดได้ 3 กลุ่ม

กลุ่มท่ี 1 มี IE 2 ลาํ ดบั หรือมีอิเลก็ ตรอน 2 ตวั และค่า IE สูงสุด
กลุ่มท่ี 2 มี IE 8 ลาํ ดบั หรือมีอิเลก็ ตรอน 8 ตวั และค่า IE รองลงมา
กลุ่มที่ 3 มี IE 3 ลาํ ดบั หรือมีอิเลก็ ตรอน 3 ตวั และค่า IE ต่าํ สุด

แสดงวา่ ควรจะมีอิเลก็ ตรอน 2 ตวั อยใู่ กลน้ ิวเคลียสมากที่สุด จึงมีค่า IE สูงสุด
และควรจะมีอิเลก็ ตรอน 3 ตวั ที่อยใู่ นกลุ่มเดียวกนั และอยหู่ ่างจากนิวเคลียสมากท่ีสุด จึงมีคา่
IE ต่าํ สุดท้งั กลุ่ม ทาํ ใหส้ ามารถสรุปการจดั เรียงอิเลก็ ตรอนท่ีอยหู่ ่างจากนิวเคลียสนอ้ ยไปหามากได้
ดงั น้ี 2, 8, 3

2. ธาตุ Si มีการจัด IE 3 กลุ่ม ที่มีค่าใกลเ้ คียงกนั เช่นเดียวกบั Al คือ
กลุ่มที่ 1 มี IE 2 ลาํ ดบั หรือมีอิเลก็ ตรอน 2 ตวั และคา่ IE สูงสุด
กลุ่มที่ 2 มี IE 8 ลาํ ดบั หรือมีอิเลก็ ตรอน 8 ตวั และคา่ IE สูงรองลงมา
กลุ่มท่ี 3 มี IE 4 ลาํ ดบั หรือมีอิเลก็ ตรอน 4 ตวั และคา่ IE ต่าํ ท่ีสุด

การอธิบายการจดั เรียงอิเลก็ ตรอนจะเหมือนกบั ธาตุ Al คือ อิเลก็ ตรอนที่อยหู่ ่างจาก
นิวเคลียสตามลาํ ดบั ควรจะเป็น 2, 8, 4

3.สําหรับธาตุอนื่ ๆ ท่ีเหลือกเ็ ช่นเดียวกนั สามารถจดั กลุ่ม IE หรือกลุ่มของอิเลก็ ตรอนได้

ธาตุ อิเลก็ ตรอน

กลุ่มท่ี 1 กลุ่มท่ี 2 กลุ่มท่ี 3

P285

S286

Cl 2 8 7

Ar 2 8 8

จะเห็นไดว้ า่ 20 ธาตุแรก การจดั กลุ่มของอิเลก็ ตรอนภายในอะตอมตามค่าของพลงั งานไอ
ออไนเซชนั ซ่ึงแตกต่างกนั อยา่ งเห็นไดช้ ดั จะเป็นดงั น้ี

ก. อิเลก็ ตรอนกลุ่มแรกท่ีอยใู่ กลน้ ิวเคลียสที่สุด มีไดม้ ากท่ีสุด 2 ตวั
ข. อิเลก็ ตรอนกลุ่มท่ีสอง ซ่ึงอยถู่ ดั ออกมามีไดม้ ากท่ีสุด 8 ตวั
ค. อิเลก็ ตรอนท่ีเหลือจะอยกู่ ลุ่มท่ี 3 ซ่ึงถา้ เหลือมากกวา่ 8 จะจดั เป็นกลุ่มท่ี 4

ระดบั พลงั งานของอเิ ลก็ ตรอนในอะตอม

จากความรู้เก่ียวกบั การเกิดสเปกตรัมของธาตุ ทาํ ใหท้ ราบวา่ ภายในอะตอมมีการแบ่งเป็น
ช้นั ๆ รอบๆ นิวเคลียส แต่ละช้นั เรียกวา่ ระดบั พลงั งาน ในแต่ละระดบั พลงั งานจะมีอิเลก็ ตรอนบรรจุ
อยู่ จากการศึกษาพลงั งานไอออไนเซชนั ลาํ ดบั ต่างๆ ของธาตุ ทาํ ใหท้ ราบวา่ ในแต่ละระดบั พลงั งาน
จากนิวเคลียสออกมาควรจะมีอิเลก็ ตรอนไดร้ ะดบั ละเท่าใด ดงั เช่นกรณีของ 12Mg ทาํ ใหท้ ราบวา่ มี
การจดั อิเลก็ ตรอนออกเป็น 3 กลุ่ม

กล่มุ ท่ี 1 มี IE สูงสุด (IE12 และ IE11) มีอิเลก็ ตรอนอยใู่ กลน้ ิวเคลียสท่ีสุด ใหเ้ ป็นระดบั
พลงั งานท่ี 1 (n=1) มีพลงั งานในตวั ต่าํ ท่ีสุด

กล่มุ ที่ 2 มี IE ลดลงมา (IE10- IE3) มี 8 อิเลก็ ตรอน อยหู่ ่างจากนิวเคลียสออกมาถดั จากกลุ่ม
ที่ 1 กลุ่มน้ีใหอ้ ยใู่ นระดบั พลงั งานท่ี 2 (n=2) มีพลงั งานในตวั สูงข้ึน

กล่มุ ที่ 3 มี IE น้อยทส่ี ุด (IE1และ IE2) มี 2 อิเลก็ ตรอน อยหู่ ่างจากนิวเคลียสมากที่สุด กลุ่ม
น้ีจดั ใหอ้ ยใู่ นระดบั พลงั งานท่ี 3 (n=3) มีพลงั งานในตวั สูงที่สุด

จากตวั อยา่ งของธาตุ Mg ทาํ ใหท้ ราบวา่ ระดบั พลงั งานรอบๆ นิวเคลียสน้นั ระดบั ที่ n=1 จะ
อยใู่ กลน้ ิวเคลียสมากท่ีสุด และมีพลงั งานประจาํ ระดบั ต่าํ ท่ีสุด ระดบั พลงั งานท่ี n=2 จะอยหู่ ่างจาก

นิวเคลียสถดั ออกมา และมีพลงั งานประจาํ ระดบั สูงข้ึน ระดบั สุดทา้ ย
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ใบความรู้ท่ี 6

เรื่อง ตารางธาตุ

********************************************************

1. การจัดธาตุเป็ นหมวดหมู่

จากการจดั กลุ่มสารประกอบคลอไรดแ์ ละออกไซดข์ อง 20 ธาตุแรก จดั กลุ่มของ 20 ธาตุ
แรกเรียงลาํ ดบั มวลอะตอมจากนอ้ ยไปหามากไดด้ งั น้ี

H He Li Be B C N O

F Ne Na Mg Al Si P S

Cl K Ar Ca

รูปท่ี 1 การจดั กลุ่ม 20 ธาตุแรกเรียงตามมวลอะตอม

การจดั เรียงกลมุ่ ธาตุตามมวลอะตอม ทาํ ให้ Ar ไม่ไดอ้ ยใู่ นกลุ่มเดียวกนั กบั He และ Ne

ซ่ึงท้งั He , Ne และ Ar เป็นก๊าซเฉื่อย ควรจะอยใู่ นกลมุ่ เดียวกนั ดงั น้นั เพ่อื ใหเ้ หมาะสมจึงสลบั ที่

Ar ใหอ้ ยตู่ รงกบั Ne และ ถา้ จดั ใหโ้ ลหะอยทู่ างซา้ ย อโลหะอยทู่ างขวาและเรียงลาํ ดบั มวล

อะตอม จะไดล้ กั ษณะการจดั กลุ่มของ 20 ธาตุแรกอีกแบบหน่ึงดงั น้ี

VII VIII

I II III IV V VI H He

Li Be B C NO F Ne

Na Mg Al Si P S Cl Ar

K Ca

รูปท่ี 2 การจดั ธาตุ 20 ธาตุแรก โดยใหโ้ ลหะอยทู่ างซา้ ย อโลหะอยทู่ างขวา

เมื่อพจิ ารณาธาตุแต่ละกลุ่มที่อยใู่ นแนวด่ิงเดียวกนั จะเห็นไดว้ า่ แต่ละกลุ่มมีลกั ษณะและ
สมบตั ิคลา้ ยกนั มากท้งั ในแง่ของสูตร สถานะและสมบตั ิกรดเบสเมื่อละลายน้าํ ดงั เช่นกลุ่มของ Li
, Na และ K โดยวิธีการจดั ธาตุดงั กล่าวน้ีจึงสามารถแบ่งธาตุไดอ้ อกเป็น 8 กลุ่ม หรือ 8 แนวด่ิง

ธาตุที่อยใู่ นช่องแนวนอนเดียวกนั เรียกวา่ อยใู่ นคาบเดียวกนั และธาตุที่อยใู่ นช่องแนวด่ิง
เดียวกนั เรียกวา่ อยใู่ นหมเู่ ดียวกนั การจดั ธาตุ 20 ธาตุแรกดงั กล่าวจึงเรียกวา่ ตารางธาตุ

ขอ้ ที่น่าสงั เกตอีกอยา่ งหน่ึงจากตารางธาตุคือธาตุในกลุ่มท่ี I และ II หรือธาตุหมู่ I และ
II แสดงสมบตั ิต่าง ๆ เป็นโลหะอยา่ งเห็นไดช้ ดั ส่วนธาตุในกลุ่มที่ V , VI , VII และ VIII
แสดงสมบตั ิเป็นอโลหะ กลุ่มที่ III และ IV แสดงสมบตั ิท้งั โลหะและอโลหะเรียกวา่ ก่ึงโลหะ

2. การจดั ธาตุเป็ นหมวดหมู่ของนักเคมยี คุ ต่าง ๆ

ตารางธาตุ หมายถึง ตารางท่ีนกั วิทยาศาสตร์สร้างข้ึนมา เพ่อื แบ่งธาตุท่ีมีสมบตั ิเหมือนกนั

ออกเป็นหมวดหมู่ เพอื่ ใหง้ ่ายแก่การศึกษา โดยแบ่งธาตุท้งั หมดออกเป็นหม่แู ละคาบ

ธาตุที่อยใู่ นแนวดิ่งเดียวกนั เรียกวา่ อยใู่ นหมู่เดียวกนั

ธาตุท่ีอยใู่ นแนวนอนเดียวกนั เรียกวา่ อยใู่ นคาบเดียวกนั

ในระหวา่ งปี พ.ศ. 2346 ถึง 2456 มีธาตุต่าง ๆที่พบในธรรมชาติประมาณ 63 ธาตุ ซ่ึง

นกั วทิ ยาศาสตร์ไดพ้ ยายามจดั ธาตุเหล่าน้ีใหเ้ ป็นหมวดหม่หู รือเป็นตารางธาตุโดยในช่วงแรก ๆ น้นั

แบ่งธาตุออกเป็นหมวดหมู่โดยอาศยั สมบตั ิของธาตุ ท้งั น้ีไดจ้ ากการสงั เกตพบความคลา้ ยคลึงกนั

ของสมบตั ิของธาตุเป็นกลุ่ม ๆ ทาํ ใหน้ าํ มาจดั เป็นตารางธาตุได้ เช่นแบ่งกลุ่มโดยอาศยั สมบตั ิ

เกี่ยวกบั โลหะ-อโลหะ โดยอาศยั สมบตั ิของความเป็นกรด-เบสของธาตุ เป็นตน้ ตอ่ มาเมื่อหามวล

อะตอมของธาตุได้ จึงใชม้ วลอะตอมมาประกอบในการจดั ตารางธาตุ จนในปัจจุบนั จดั ตารางธาตุ

โดยอาศยั การจดั เรียงอิเลก็ ตรอน

2.1 ตารางธาตุของเดอเบอไรเนอร์

การจดั ตารางธาตุน้นั เร่ิมข้ึนต้งั แต่ปี พ.ศ. 2360 (ค.ศ. 1817) โดย โยฮนั น์ เดอเบอไรเนอร์

(Johaun Dobereiner) นกั เคมีชาวเยอรมนั ไดน้ าํ ธาตตุ ่าง ๆ ท่ีพบในขณะน้นั มาจดั เรียงเป็นตาราง

ธาตุ โดยนาํ ธาตุต่าง ๆ ท่ีมีสมบตั ิคลา้ ยคลึงกนั มาจดั ไวใ้ นหมู่เดียวกนั หมู่ละ 3 ธาตุ เรียงตามมวล

อะตอมจากนอ้ ยไปมากในแต่ละหมู่ มวลอะตอมของธาตุที่อยกู่ ลางจะเป็นค่าเฉล่ียของมวลอะตอม

ของธาตุท่ีเหลืออีก 2 อะตอม เรียกวา่ กฎชุดสาม (law of triads หรือ Dobereine’s law of triads)

ตารางท่ี 1 มวลอะตอมเฉล่ียของธาตุบางกลุ่มตามกฎชุดสาม

ธาตุ มวลอะตอม มวลอะตอมของธาตุ

แถวท่ี 1 และ 3

Li 6.940

Na 22.997 23.018

K 39.096

Cl 35.453

Br 79.909 81.197

I 126.197

จะเห็นไดว้ า่ มวลอะตอมเฉลี่ย มีคา่ ใกลเ้ คียงกบั มวลอะตอมของธาตุกลาง อยา่ งไร
กต็ าม เม่ือนาํ กฎดงั กล่าวไปใชก้ บั ธาตุกลุ่มอื่นท่ีมีสมบตั ิคลา้ ยคลึงกนั ปรากฏวา่ ไม่มีผลเท่าที่ควร
มวลอะตอมของธาตุกลางไม่เท่ากบั ค่าเฉลี่ยของมวลอะตอมของธาตุที่เหลือ กฎชุดสามของ
เดอเบอไรเนอร์จึงไม่เป็นท่ียอมรับกนั ในเวลาต่อมา

2.2 ตารางธาตุของนิวแลนด์

ในปี พ.ศ. 2407 (ค.ศ. 1864) จอห์น นิวแลนด์ (John Newlands) นกั เคมีชาวองั กฤษได้
พบวา่ เม่ือนาํ ธาตุต่าง ๆ มาเรียงลาํ ดบั ตามมวลอะตอมจากนอ้ ยไปหามาก ใหเ้ ป็นแถวตามแนวนอน
สมบตั ิของธาตุจะมีลกั ษณะคลา้ ยกนั เป็นช่วง ๆ ซ่ึงลกั ษณะดงั กล่าวเกิดข้ึนทุก ๆ ของธาตุที่ 8

เช่น ถา้ เร่ิมตน้ จากธาตุ Li แลว้ เรียงลาํ ดบั มวลอะตอมไปถึงธาตุท่ี 8 จะตรงกบั Na ซ่ึง Li
และ Na มีสมบตั ิต่าง ๆ คลา้ ยคลึงกนั

H Li Be B C N O
F Na Mg Al Si P S
Cl K Ca Cr Ti Mn Fe

รูปท่ี 3 ตวั อยา่ งการจดั ตารางธาตุของนิวแลนดส์ ์
เรียกกฎการจดั ตารางธาตุของนิวแลนดส์ ์วา่ law of octaves หรือ Newlands’ law of octaves
อยา่ งไรกต็ าม กฎน้ีไม่เป็นท่ียอมรับกนั เน่ืองจากไมส่ ามารถอธิบายวา่ เหตุใดมวลอะตอม
จึงมาเก่ียวขอ้ งกบั ความคลา้ ยคลึงดงั กล่าว นอกจากกฎน้ีแลว้ กย็ งั ใชไ้ ดก้ บั ธาตุท่ีมีมวลอะตอมต่าํ ๆ
ไม่เกิน 20 ธาตุแรกเท่าน้นั หลงั จากน้นั จะใชก้ ฎน้ีไม่ได้

2.3 ตารางธาตุของเมนเดเลเอฟ

ในระหวา่ งปี พ.ศ. 2412 - 2413 (ค.ศ. 1269 - 1270) ยลู ิอุส ไมเออร์ (Julius Meyer)
นกั วิทยาศาสตร์ชาวเยอรมนั และดิมิทรี เมนเดเลเอฟ (Dimitri Mendelejev) นกั วทิ ยาศาสตร์ชาว
รัสเซียไดพ้ บในเวลาใกลเ้ คียงกนั วา่ สมบตั ิต่าง ๆ ของธาตุมีส่วนสมั พนั ธ์กบั มวลอะตอมของธาตุ
กล่าวคือ “ถา้ เรียงลาํ ดบั ธาตุตามมวลอะตอมจากนอ้ ยไปหามาก จะพบวา่ ธาตุ ๆ ตา่ ง จะมีสมบตั ิ
คลา้ ยคลึงกนั เป็นช่วง ๆ ” ซ่ึงเมเดเลเอฟไดต้ ้งั เป็นกฎเรียกวา่ “กฎพิริออดิก” หรือกฎตารางธาตุ
(Periodic law) และพมิ พเ์ ผยแพร่ในปี พ.ศ. 2412 ก่อนท่ีไมเออร์จะพมิ พเ์ ผยแพร่คร้ังหน่ึง ดงั น้นั
เพอื่ เป็นเกียรติแก่เมนเดเลเอฟ จึงเรียกตารางน้ีวา่ “ตารางพีริออดิกของเมนเดเลเอฟ” หรือตาราง
ธาตุของเมนเดเลเอฟ (Mendelejev’ s periodic table)

เกณฑท์ ่ีสาํ คญั ท่ีเมนเดเลเอฟใชค้ ือ จดั ธาตุที่มีสมบตั ิคลา้ ยคลึงกนั ที่ปรากฏซ้าํ กนั เป็นช่วง
ๆ ใหอ้ ยใู่ นหม่หู รือในแนวต้งั เดียวกนั และพยายามเรียงลาํ ดบั มวลอะตอมจากนอ้ ยไปหามาก ใน
กรณีท่ีเรียงตามมวลอะตอมแลว้ สมบตั ิของธาตุไม่สอดคลอ้ งกนั กพ็ ยายามจดั ใหเ้ ขา้ หม่โู ดยปล่อย

ใหช้ ่องวา่ งเวน้ ไวใ้ นตารางซ่ึงเมนเดเลเอฟคิดวา่ ช่องวา่ งเหล่าน้นั น่าจะเป็นตาํ แหน่งของธาตุซ่ึงยงั

ไม่มีการคน้ พบในขณะน้นั ในการจดั ตารางธาตุนอกจากจะใชม้ วลอะตอมแลว้ ยงั ใชส้ มบตั ิทางเคมี

และทางกายภาพของสารประกอบอ่ืน ๆ นอกเหนือจากสารประกอบคลอไรด์ และออกไซดม์ า

ประกอบการพิจารณาดว้ ย

หมู่ 1 หมู่ 2 หมู่ 3 หมู่ 4 หมู่ 5 หมู่ 6 หมู่ 7 หมู่ 8

1 H1

2 Li 7 Be 9.4 B 11 C 12 N 14 O 16 F 19

3 Na 23 Mg 24 Al 27.3 Si 28 P 31 S 32 Cl 35.5

4 K 29 Ca 40 -44 Ti 48 V 51 Cr 52 Mn 55 Fe 56 Co 59

Ni 59 Cu 63

5 (Cu 63 ) Zn 65 -68 -72 As 75 Se 78 Br 80

6 Rb 85 Sr 87 ? Yt 88 Zr 90 Nb 94 Mo 96 -100 Ru104 Rh104

Pd105 Ag 108

7 (Ag 108) Cd 112 In 113 Sn 118 Sb 122 Te 125 1127

8 Cs 133 Ba 137 ? Di 138 ? Ce 140 - - - -

9- - - - - - - -

10 - - ? Er 178 ? La 180 Ta 182 W 184 - Os 195 Ir197

11 (Au 199) Hg 200 Tl 204 Bi 208 Bi 208 - - Pt 198 Au 199

12 - - - - - U 240 - --

--

รูปที่ 4 ตารางพิริออดิกของเมนเดเลเอฟ

ช่องวา่ งท่ีเวน้ ไวค้ ือตาํ แหน่งของธาตุท่ียงั ไม่พบในสมยั น้นั เนื่องจากตาํ แหน่งของธาตุใน
ตารางธาตุสมั พนั ธ์กบั สมบตั ิของธาตุ ทาํ ใหเ้ มนเดเลเอฟสามารถทาํ นายสมบตั ิของธาตุไวล้ ่วงหนา้
ไดด้ ว้ ย โดยการศึกษาสมบตั ิเกี่ยวกบั จุดหลอมเหลว จุดเดือด ความถ่วงจาํ เพาะ และความร้อน
จาํ เพาะ รวมท้งั สมบตั ิเก่ียวกบั สารประกอบคลอไรด์ และออกไซด์

ตวั อยา่ งเช่น ธาตุที่อยใู่ นช่องวา่ งใต้ Si เมนเดเลเอฟเรียกชื่อวา่ ธาตเุ อคาซิลิคอน อีก 15 ปี
ต่อมาคือในปี พ.ศ. 2429 (ค.ศ. 1886) เคลเมนส์ วิงคเ์ ลอร์ (Clemens Winkler) นกั วิทยาศาสตร์
ชาวเยอรมนั จึงไดพ้ บธาตุน้ีและเรียกชื่อวา่ ธาตุเจอร์เมเนียม (Ge) นนั่ เอง

ตารางท่ี 2 เปรียบเทียบสมบตั ิของธาตุเอคาซิลิคอนกบั เจอร์เมเนียมที่ทาํ นายและที่คน้ พบ

สมบตั ิ เอคาซิลิคอนทาํ นายเม่ือ เจอร์เมเนียมพบเม่ือ

พ.ศ. 2414 (ค.ศ. 1871) พ.ศ. 2429 (ค.ศ.1886)

มวลอะตอม 72 72.6

สีของธาตุ เป็ นโลหะสีเทา เป็ นโลหะสีเทา

ความหนาแน่น (g/cm3) 5.5 5.36

จุดหลอมเหลว (0C ) สูง 958

สูตรของออกไซด์ GeO2 GeO2
ความหนาแน่นของออกไซด์ (g/cm3) 4.7 4.70

เมื่อผสมกบั กรดไฮโดรคลอริก ละลายไดเ้ ลก็ นอ้ ย ไม่ละลายที่ 25 0C

นอกจากธาตุเอคาซิลิคอนแลว้ ยงั มีธาตุอื่นท่ีเมนเดเลเอฟ ไดเ้ รียกช่ือไวล้ ่วงหนา้ เช่น
ธาตุที่อยใู่ ต้ B เรียกวา่ เอคาโบรอน
ธาตุที่อยใู่ ต้ Al เรียกวา่ เอคาอะลมู ิเนียม

ซ่ึงปัจจุบนั กค็ อื ธาตุ Se และ Ga ตามลาํ ดบั
การจดั ตารางธาตุของเมนเดเลเอฟน้นั ถา้ ยดึ หลกั การเรียงตามมวลอะตอมจากนอ้ ยไปหา
มากอยา่ งเคร่งครัด จะทาํ ใหธ้ าตุบางธาตุซ่ึงมีสมบตั ิแตกต่างกนั อยใู่ นหมู่เดียวกนั ทาํ ใหต้ อ้ งยกเวน้
ไม่เรียงตามมวลอะตอมบา้ งแต่เมนเดเลเอฟกไ็ ม่สามารถใหเ้ หตุผลไดว้ า่ เป็นเพราะเหตุใดจึงตอ้ ง
เรียงลาํ ดบั ธาตุเช่นน้นั เน่ืองจากในขณะน้นั ยงั ไม่มีความเขา้ ใจเกี่ยวกบั โครงสร้างของอะตอมไม่
มากพอ นกั วิทยาศาสตร์ตอ่ ๆ มาจึงสร้างแนวคิดใหม่วา่ ตาํ แหน่งของธาตุในตารางธาตุไม่ควร
ข้ึนอยกู่ บั มวลอะตอม แต่ควรจะข้ึนอยกู่ บั สมบตั ิอ่ืน ๆ ที่สมั พนั ธก์ บั มวลอะตอม

2.4 ตารางธาตุของเฮนรี โมสลยี ์

เฮนรี โมสลีย์ (Henry Moseley) นกั วิทยาศาสตร์ชาวองั กฤษ ไดแ้ กไ้ ขตารางธาตุของเมน
เดเลเอฟใหถ้ ูกตอ้ งข้ึน โดยการพบวา่ เลขอะตอม หรือจาํ นวนโปรตอนในนิวเคลียสของธาตุ มี
ความสมั พนั ธก์ บั สมบตั ิของธาตุมากกวา่ มวลอะตอม ทาํ ใหส้ อดคลอ้ งกบั กฎพรี ิออดิกมากกวา่
สามารถสร้างตารางธาตุไดโ้ ดยไม่ตอ้ งสลบั ท่ีธาตุบางธาตุเหมือนกรณีการจดั เรียงตามมวลอะตอม

ประมาณปี พ.ศ. 2456 (ค.ศ. 1913) โมสลียจ์ ึงเสนอตารางธาตุใหม่โดยเรียงตามเลขอะตอม
จากนอ้ ยไปหามาก และจดั ธาตุท่ีมีสมบตั ิคลา้ ยคลึงกนั ใหอ้ ยใู่ นหม่เู ดียวกนั และกาํ หนดกฎตาราง
ธาตุข้ึนใหม่เป็น “สมบตั ิต่าง ๆ ของธาตุในตารางธาตุข้ึนอยกู่ บั เลขอะตอมของธาตุ”

3. ตารางธาตุในปัจจุบนั

เนื่องจากปัจจุบนั นกั เคมีพบวา่ การจดั เรียงตวั ของอิเลก็ ตรอนในอะตอมของธาตุมีส่วน
สมั พนั ธ์กบั สมบตั ิต่าง ๆ ของธาตุ กล่าวคือ ถา้ เรียงลาํ ดบั ธาตุตามเลขอะตอมจากนอ้ ยไปหามาก จะ
พบวา่ ธาตุท่ีมีสมบตั ิคลา้ ยคลึงกนั เป็นช่วง ๆ ตามลกั ษณะของการจดั เรียงอิเลก็ ตรอนในอะตอมของ
ธาตุน้นั ดงั น้นั ในปัจจุบนั จึงจดั ตารางธาตุโดยเรียงตามเลขอะตอมจากนอ้ ยไปมาก ดงั ในรูปที่ 5

รูปที่ 5 ตารางธาตุในปัจจุบนั
ตารางธาตุในรูปท่ี 5 เป็นแบบท่ีใชก้ นั อยมู่ ากในปัจจุบนั แบ่งธาตุในแนวต้งั ออกเป็น 18
แถวหรือ 18 หมู่ โดยธาตุท้งั หมด 18 แถว แบ่งเป็น 2 กลุ่มใหญ่ ๆ คือกลุ่ม A และ B กลุ่ม A
มี 8 หมู่ คือหมู่ IA ถึง VIIIA ส่วนกลุ่ม B ซ่ึงอยรู่ ะหวา่ งหมู่ IIA และ IIIA มี 8 หมู่
เช่นเดียวกนั คือ หมู่ IB ถึง VIIIB (แต่มี 10 แนวต้งั ) เรียกธาตุกลุ่ม B วา่ ธาตุทรานซิชนั
ธาตุในแต่ละหมู่ ของกลุ่ม A ถา้ มีสมบตั ิคลา้ ยกนั จะมีชื่อเรียกเฉพาะหมู่ เช่น
* ธาตุหมู่ IA เรียกวา่ โลหะอลั คาไล (alkali metal) ไดแ้ ก่ Li , Na , K , Rb , Cs , Fr
* ธาตุหมู่ IIA เรียกวา่ โลหะอลั คาไลน์เอิร์ท(alkaline earth)ไดแ้ ก่ Be Mg Ca Sr Ba Ra
* ธาตุหมู่ VIIA เรียกวา่ ธาตุเฮโลเจน (halogen) ไดแ้ ก่ F Cl Br I At
* ธาตุหม่ทู ี่ VIIIA เรียกวา่ ก๊าซเฉื่อย (Inert gas) ไดแ้ ก่ He Ne Ar Kr Xe Rn
สาํ หรับการแบง่ ธาตุเป็นคาบ ธาตุท้งั หมดในตารางธาตุแบ่งเป็น 7 คาบ ซ่ึงในแต่ละคาบ
อาจจะมีจาํ นวนธาตุไม่เท่ากนั เช่น

สาํ หรับคาบต่าง ๆ ในตารางธาตุแบ่งเป็น 7 คาบดงั น้ี
* คาบที่ 1 มี 2 ธาตุ คือ H , He
* คาบท่ี 2 มี 8 ธาตุ คือ ต้งั แต่ Li ถึง Ne
* คาบท่ี 3 มี 8 ธาตุ คือ ต้งั แต่ Na ถึง Ar
* คาบท่ี 4 มี 18 ธาตุ คือ ต้งั แต่ K ถึง Kr
* คาบที่ 5 มี 18 ธาตุ คือ ต้งั แต่ Rb ถึง Xe
* คาบที่ 6 มี 32 ธาตุ คือ ต้งั แต่ Cs ถึง Rn
* คาบท่ี 7 มี 19 ธาตุ คือ ต้งั แต่ Fr ถึง Ha

รวมท้งั หมด 105 ธาตุ เป็นก๊าซ 11 ธาตุ คือ H , N , O , F , Cl , He , Ne , Ar ,
Kr , Xe และ Rn เป็นของเหลว 5 ธาตุ คือ Cs , Fr , Hg , Ga และ Br ท่ีเหลือเป็นของแขง็

สาํ หรับ 2 แถวล่างเลขอะตอม 58 - 71 และ 90 - 103 เป็นธาตุกลุ่มยอ่ ยที่แยกมาจากหมู่
IIIB ในคาบที่ 6 และ 7 เรียกธาตุในกลุ่มยอ่ ยน้ีรวม ๆ วา่ กลุ่มธาตุเลนทาไนด์ และกลุ่มธาตุ
แอกทิไนด์

นอกจากน้ีเม่ือพิจารณาธาตุหมู่ IIIA ไปทางขวามือ จะพบเสน้ หนกั หรือเสน้ ทึบเป็นแบบ
ข้นั บนั ได เสน้ หนกั น้ีจะเป็นเสน้ แบ่งกลุ่มธาตุโลหะและอโลหะ กล่าวคือ ธาตุทางขวาของเสน้
ข้นั บนั ไดจะเป็นอโลหะ ธาตุทางซา้ ยมือของเสน้ ข้นั บนั ไดจะเป็นโลหะ ธาตุที่อยชู่ ิดกบั เสน้
ข้นั บนั ได เป็นธาตุก่ึงโลหะ ซ่ึงมีท้งั สมบตั ิของโลหะและอโลหะ เช่น ธาตุ B , Si ,Ge ,As , Sb , Te

4. การต้งั ชื่อธาตุทคี่ ้นพบใหม่

จากตารางธาตุในรูปท่ี 5 จะพบวา่ มีธาตุอยู่ 109 ธาตุ ซ่ึงยงั มีการคน้ พบธาตุใหม่ ๆ
เพ่มิ ข้ึนอีกหลายธาตุ แต่ยงั ไม่ไดก้ าํ หนดสญั ลกั ษณ์ท่ีแน่นอนไวใ้ นตารางธาตุ ธาตุบางธาตุถูก
คน้ พบโดยนกั วิทยาศาสตร์หลายคณะ ทาํ ใหม้ ีช่ือเรียกและสญั ลกั ษณ์ต่างกนั

เช่น ธาตุท่ี 104 คน้ พบโดยคณะนกั วิทยาศาสตร์ 2 คณะ คือ คณะของนกั วทิ ยาศาสตร์
สหรัฐอเมริกา ซ่ึงเรียกชื่อวา่ รัทเทอร์ฟอร์เดียม (Ratherfordium) และใชส้ ญั ลกั ษณ์ Rf ในขณะท่ี
คณะนกั วิทยาศาสตร์สหภาพโซเวยี ตเรียกช่ือวา่ เคอร์ซาโตเวยี ม(Kurchatovium) ใชส้ ญั ลกั ษณ์ Ku

ธาตุที่ 105 คน้ พบโดยคณะนกั วทิ ยาศาสตร์ 2 คณะเช่นเดียวกนั คือคณะนกั วทิ ยาศาสตร์
สหรัฐอเมริกาเรียกชื่อวา่ ฮาห์เนียม (Hahnium) และใชส้ ญั ลกั ษณ์ Ha ในขณะท่ีนกั วิทยาศาสตร์
สหภาพโซเวยี ตใชช้ ื่อวา่ นิลส์บอห์เรียม (Neilbohrium) และใชส้ ญั ลกั ษณ์เป็น Ns

การท่ีคณะนกั วิทยาศาสตร์ต่างคณะต้งั ช่ือแตกต่างกนั ทาํ ใหเ้ กิดความสบั สน International
Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) จึงไดก้ าํ หนดระบบการต้งั ช่ือข้ึนใหม่ โดยใช้
กบั ชื่อธาตุท่ีมีเลขอะตอมเกิน 100 ข้ึนไป ท้งั น้ีใหต้ ้งั ช่ือธาตุโดยระบุเลขอะตอมเป็นภาษาละติน
แลว้ ลงทา้ ยดว้ ย ium ระบบการนับเลขในภาษาละตนิ เป็นดงั น้ี