วิวัฒนาการแบบจำลองอะตอม แบบอธิบาย

เคมที ว่ั ไปและการวเิ คราะห์

รหสั วิชา 30601 - 1001

ผูส้ อน นางสาวจณิ ฏวมิ ล บวั แกว้
แผนกวชิ าสามญั สมั พนั ธ ์

วทิ ยาลยั ประมงตณิ สูลานนท ์

หน่วยที่ 1 โครงสร้างอะตอมและ
การจัดเรียงอิเลก็ ตรอน

ววิ ัฒนาการของแบบจาลองอะตอม

แบบจาลองอะตอมของดอลตนั

จอหน์ ดอลตนั นักวิทยาศาสตรช์ าวองั กฤษ เป็ นนักเคมคี นแรกทเ่ี สนอแนวคดิ
เกย่ี วกับอะตอม ซง่ึ มสี าระสาคัญดงั นี้

❖ ธาตุประกอบดว้ ยอนุภาคเลก็ ๆ หลายอนุภาค อนุภาคเหล่านี้
เรียกว่า อะตอม ซงึ่ แบง่ แยกและทาให้สูญหายหรือสร้างขนึ้ ใหม่ไม่ได้

❖ อะตอมของธาตุชนิดเดยี วกันย่อมมสี มบัตเิ หมอื นกัน มมี วลเท่าๆ
กัน แตม่ สี มบตั แิ ตกตา่ งจากอะตอมของธาตุอนื่ ๆ

❖ สารประกอบเกดิ จากอะตอมของธาตมุ ากกวา่ 1 ชนิด ทาปฏกิ ริ ยิ า
กันในอัตราส่วนทเี่ ป็ นเลขลงตวั อย่างง่าย

แบบจาลองอะตอมของทอมสัน

“อะตอมมลี ักษณะเป็ นทรงกลม มอี นุภาคทม่ี ปี ระจุบวก เรียกว่า
โปรตอน อนุภาคทมี่ ีประจุลบ เรียกว่า อิเล็กตรอน และจานวน
โปรตอนเทา่ กับจานวนอเิ ล็กตรอนกระจายอยู่ท่วั ไปในทรงกลม”

เซอรโ์ จเซฟ จอหน์ ทอมสนั นกั วิทยาศาสตรช์ าว
องั กฤษ ไดท้ าการศกึ ษาและทดลองเก่ียวกบั การนา
ไฟฟา้ ของก๊าซโดยใชห้ ลอดรงั สีแคโทด ไดผ้ ลสรุปดงั นี้

“ค่าอตั ราส่วนประจุตอ่ มวลของอนุภาคลบหรืออเิ ล็กตรอน (e)
มีค่าเทา่ กบั 1.602 x 10-19คูลอมบต์ อ่ 9.1 x 10-28 กรัม ซง่ึ มี
คา่ คงทเ่ี สมอไม่ขนึ้ อย่กู ับชนิดของกา๊ ซและโลหะทใี่ ช้ทา
แคโทด”

แบบจาลองอะตอมของรัทเทอรฟ์ อรด์

“อะตอม ประกอบด้วย นิวเคลยี สทมี่ โี ปรตอน
รวมอย่ตู รงกลาง มขี นาดเลก็ และมมี วลมาก
และมอี เิ ลก็ ตรอนซงึ่ มมี วลน้อยวงิ่ อยู่รอบ ๆ
นิวเคลยี ส”

ลอรอ์ เออรเ์ นสต์ รทั เทอรฟ์ อรด์ นกั วทิ ยาศาสตรช์ าวองั กฤษ และฮนั ส์ ไกเกอร์ นกั วทิ ยาศาสตรช์ าวเยอรมนั ไดท้ าการทดลองยงิ
อนภุ าคแอลฟา (α)ไปยงั แผน่ ทองคาบาง ๆ เรยี กการทดลองนีว้ ่าการทดลองการกระเจงิ รงั สีอลั ฟาของรทั เทอรฟ์ อรด์

จากการทดลองพบวา่
• อนุภาคแอลฟาส่วนใหญ่วงิ่ เป็ นแนวเส้นตรงทะลุแผ่น

ทองคาบาง ๆ
• อนุภาคแอลฟาบางส่วนวง่ิ เบย่ี งเบนไปจากแนวเส้นตรง
• อนุภาคแอลฟาส่วนน้อยสะทอ้ นกลับ

ดังนั้นรัทเทอรฟ์ อรด์ เชอ่ื วา่ น่าจะมีอนุภาคอกี ชนิดหน่ึงอยู่ภายในนิวเคลียส ซึ่งไม่มีประจุ แต่มมี วลใกล้เคยี งกับโปรตอน

แบบจาลองอะตอมของนีลส์ โบร์

นีลส์ โบร์ นกั วทิ ยาศาสตรช์ าวเดนมารก์ ไดท้ าการศกึ ษาการเกิดสเปกตรมั ของก๊าซ
ไฮโดรเจน และไดส้ รา้ งแบบจาลองอะตอมเพ่ือใชอ้ ธิบายลักษณะการเคลอื่ นทข่ี อง
อเิ ลก็ ตรอนรอบ ๆ นิวเคลยี สเป็ นวงคล้ายกับวงโคจรของดาวเคราะหร์ อบดวง
อาทติ ย์ แต่ละวงจะมรี ะดับพลังงานเฉพาะตัว และเรียกระดับพลังงานของ
อเิ ลก็ ตรอนทอ่ี ย่ใู กล้นิวเคลยี สทส่ี ุด ซง่ึ มรี ะดับพลังงานต่าทส่ี ุด เรียกว่า ระดับ
พลังงาน K และเรียกระดับพลังงานถัดออกมาว่า ระดับพลังงาน L,M,N,…
ตามลาดบั

แบบจาลองอะตอมของกลุ่มหมอก

“อะตอมจะประกอบดว้ ย กลมุ่ หมอกของอเิ ลก็ ตรอนรอบ ๆ นวิ เคลยี ส
โดยมีทศิ ทางไมแ่ น่นอน โอกาสท่ีจะพบอิเลก็ ตรอนบรเิ วณใกลน้ ิวเคลยี ส
มีมากกวา่ บรเิ วณท่ีอยหู่ า่ งจากนิวเคลียส”

เน่ืองจากแบบจาลองอะตอมของโบรใ์ ช้อธิบายได้ดเี ฉพาะธาตุไฮโดรเจนซง่ึ มอี เิ ลก็ ตรอนเพยี ง
ตวั เดยี ว ดงั นั้นถ้าธาตุมหี ลายอเิ ลก็ ตรอน ทฤษฏขี องโบรไ์ มส่ ามารถอธิบายได้ นักวทิ ยาศาสตร์
จงึ คน้ คว้า ทดลองจนเกดิ เป็ นแบบจาลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก ซง่ึ มลี ักษณะดงั นี้
• อเิ ล็กตรอนเคลอ่ื นทร่ี อบนิวเคลียสด้วยความเร็วสูง วงโคจรไมจ่ าเป็ นต้องเป็ นวงกลมเสมอ
• ไมส่ ามารถบอกตาแหน่งทแ่ี น่นอนของอเิ ล็กตรอนได้
• บริเวณกลุ่มหมอกหนาทบึ แสดงว่ามโี อกาสพบอเิ ลก็ ตรอนบริเวณนั้นมาก และบริเวณท่ี

กลุ่มหมอกจาง แสดงว่ามโี อกาสพบอเิ ลก็ ตรอนน้อย

อนุภาคมูลฐานของอะตอม

ทกุ อะตอมประกอบดว้ ยอนภุ าคท่ีสาคญั คือ โปรตอน, นิวตรอน และอิเลก็ ตรอน โดยมี

โปรตอนกบั นิวตรอนอยภู่ ายในนิวเคลยี ส นิวเคลียสนีจ้ ะครอบครองเนือ้ ท่ีภายในอะตอม

เพียงเลก็ นอ้ ย และมีอเิ ลก็ ตรอนว่งิ รอบๆ นิวเคลียสดว้ ยความเรว็ สงู คลา้ ยกบั มีกลมุ่

ประจลุ บปกคลมุ อยโู่ ดยรอบ

อนภุ าค ประจุ (หน่วย) ประจุ (C) มวล (g) มวล (amu)

อเิ ลก็ ตรอน -1 1.6 x 10-19 0.000549 9.1096 x 10-28

โปรตอน +1 1.6 x 10-19 1.007277 1.6726 x 10-24

นิวตรอน 0 0 1.008665 1.6749 x 10-24

➢ อเิ ลก็ ตรอน (Electron) สัญลักษณ์ e - มปี ระจุลบ และมมี วลน้อยมาก
➢ โปรตอน สญั ลักษณ์ p + มปี ระจุเป็ นบวก และมมี วลมากกว่าอเิ ลก็ ตรอน(เกอื บ 2,000 เทา่ )
➢ นิวตรอน สัญลักษณ์ n มปี ระจุเป็ นศูนย์ และมมี วลมากพอๆ กบั โปรตอน