E-book แบบจำลองอะตอม

นางสาวมะลวิ ัล ผะสมพืช
รหัสนักศึกษา 64120613102
สาขาวิชาวทิ ยาศาสตรศ์ ึกษา มหาวทิ ยาลยั ราชภฏั อดุ รธานี

คานา

หนังสืออิเล็กทรอนิกส์ (E-book) เรื่อง แบบจำลองอะตอม
รำยวิชำเคมี 1 ชัน้ มัธยมศึกษำปที ี่ 4 เล่มน้ี จัดทำข้ึนเพ่ือให้นักเรียนได้
พั ฒ น ำ ทั ก ษ ะ ก ร ะ บ ว น ก ำ ร ท ำ ง วิ ท ย ำ ศ ำ ส ต ร์ แ ล ะ พั ฒ น ำ ค ว ำ ม รู้
ควำมสำมำรถ หนังสืออิเล็กทรอนิกส์เล่มน้ีจะทำให้นักเรียนเกิดควำม
สนใจในเน้ือหำไม่เบื่อหน่ำยในกำรศึกษำค้นคว้ำ ส่งผลให้นักเรียน
สำมำรถเช่อื มโยงควำมรู้ในเร่อื งนไี้ ปสู่เนอ้ื หำอืน่ ๆ ในวชิ ำเคมีได้

ผูจ้ ดั ทำหวงั เปน็ อยำ่ งยงิ่ วำ่ หนังสอื อิเลก็ ทรอนิกส์
เรื่อง แบบจำลองอะตอม เลม่ นจี้ ะเป็นประโยชนต์ อ่ กำรจดั กำรเรยี นรู้

เพ่ือประยุกต์ใชใ้ นกำรพฒั นำกำรเรียนรู้ของนกั เรยี นได้อย่ำง
เหมำะสม
มะลวิ ัล ผะสมพืช

แบบจาลองอะตอม สารบัญ 9
ของดอลตนั 45
3 แบบจาลองอะตอม 70
แบบจาลองอะตอม 77
ของรัทเทอร์ฟอรด์ ของทอมสนั

แบบจาลองอะตอม 26 แบบจาลองอะตอม
แบบกลมุ่ หมอก
ของนีล โบร์
เอกสารอ้างองิ
66 แบบฝึกหดั /

เฉลยแบบฝึกหัด

76

ประวตั ผิ เู้ ขยี น

นักปราชญ์ชาวกรีก
ดโิ มครติ สุ (Demokritos)
อะตอม มาจากภาษากรีกวา่ "atomos"
ซง่ึ แปลวา่ "แบ่งแยกอีกไมไ่ ด้"

ภาพถ่ายของธาตรุ ีเนียมโดยกลอ้ งจุลทรรศน์
สนามไอออนกาลังขยาย
ประมาณ 750,000 เท่า

(จุดสขี าวคืออะตอมของธาตรุ ีเนียม)

1

ดิโมคริตุส

นักปรัชญำชำวกรีกในสมัยโบรำณ
ได้เสนอแนวคิดเกี่ยวกับส่วนประกอบ
ของสสำรไวห้ ลำยแนวคดิ แตม่ ีแนวคิด
ห นึ่ ง ที่ ถื อ ไ ด้ ว่ ำ เ ป็ น จุ ด เ ร่ิ ม ต้ น ข อ ง
กำรศึกษำอะตอม คือ แนวคิดของ
ดโิ มคริตุส (Democritus)

Democritus “เมอ่ื นำสสำรมำแบ่งย่อยลงไปเรือ่ ย ๆ จะได้
อนุภำคทมี่ ขี นำดเล็กมำก และไม่สำมำรถแบ่งยอ่ ย

ออกไปได้อีก” โดยเรยี กอนภุ ำคน้ีว่ำ

อะตอม (atom)

2

จอห์น ดอลตัน

เม่ือควำมรู้ทำงวิทยำศำสตร์มีควำม
เจริญก้ำวหน้ำมำกขึ้น ทำให้แนวคิดของ
ดิโมคริตุสน้ันไม่สำมำรถอธิบำยเหตุกำรณ์
ต่ำง ๆ ทเ่ี กดิ ขน้ึ เก่ยี วกบั สสำรได้

John Dalton ในปี ค.ศ. 1803 จอห์น ดอลตัน
(John Dalton) นกั วิทยำศำสตรช์ ำวอังกฤษ
ได้เสนอแนวคิดเก่ียวกับอะตอม ที่เรียกว่ำ
ทฤษฎอี ะตอม มใี จควำมสำคญั ดงั นี้

3

จอห์น ดอลตัน

ทฤษฎีอะตอม

1. สสำรทุกชนิดประกอบด้วยอนุภำคที่เล็กท่สี ุด ซงึ่ ไม่สำมำรถแบ่งแยก
ตอ่ ไปได้อีก เรยี กวำ่ อะตอม
2. อะตอมของธำตุชนิดเดียวกัน ย่อมมีสมบัติเหมือนกันทุกประกำร
(เช่นมีมวลเท่ำกัน) และมีสมบัติแตกตำ่ งจำกอะตอมของธำตุอ่ืน

3. อะตอมไม่สำมำรถทำให้สูญหำยหรือเกิดใหม่ได้

4. สำรประกอบเกิดจำกกำรรวมตัวทำงเคมีระหว่ำงอะตอมของธำตุ

ต้ังแต่สองชนิดขึ้นไป และจำนวนอะตอมของธำตุที่รวมตัวกันจะเป็น

อัตรำสว่ นตัวเลขลงตัวนอ้ ย ๆ เกิดเปน็ สารประกอบ ไดห้ ลายชนดิ เช่น

CO2 , SO2, CH4,H2O2, C2H5OH 4

แบบจาลองอะตอมของดอลตัน

ดอลตัน เสนอ ภาพ: ลกั ษณะแบบจาลองอะตอมของดอลตัน
มโนภำพของแบบจำลอง
อะตอมว่ำ “อะตอมมี ท่ีมำภำพ : https://goo.gl/yYa3Xi
ลักษณะกลมตันมีขนาด
เล็กมาก และไม่สามารถ
แบ่งแยกได้อกี ”

5

ข้อลบลา้ งแบบจาลองอะตอมของดอลตัน

ต่อมำนกั วทิ ยำศำสตร์ไดศ้ กึ ษำเกีย่ วกบั อะตอมมำกขนึ้ และคน้ พบ
ข้อมลู บำงประกำรท่ไี มส่ อดคล้องกับแนวคดิ ของดอลตัน เชน่

 อะตอมจะประกอบดว้ ยอนุภำคโปรตอน นิวตรอนและ
อเิ ล็กตรอน ซึ่งทำให้อะตอมสำมำรถแบง่ แยกไดอ้ กี

 นอกจำกนยี้ ังพบวำ่ อะตอมของธำตชุ นิดเดยี วกนั จะมี
จำนวนนวิ ตรอนตำ่ งกนั ได้ เป็นต้น

6

เซอรว์ ลิ เลียม ครูกส์

ในปี ค.ศ. 1832-1919 เซอรว์ ลิ เลียม ครูกส์
(Sir William Crookes) ได้สร้ำงหลอดประจไุ ฟฟ้ำ
ที่ประกอบด้วยหลอดแก้วท่ีบรรจุ gas ควำมดนั ต่ำ
มีขว้ั ไฟฟ้ำเปน็ แผ่นโลหะ(Electrode) 2 ข้วั ต่อเขำ้ กบั

เครื่องกำเนิดไฟฟำ้ ทมี่ คี วำมต่ำงศกั ยส์ งู (10,000 -20,000 volte) Sir William Crookes

แผน่ โลหะด้ำนไฟฟ้ำลบ เรยี กว่ำ ขว้ั cathode แผน่ โลหะ ด้ำนไฟฟ้ำบวก
เรยี กวำ่ ขั้วanode และยงั ไดว้ ำงฉำกเรืองแสง(ZnS) ขนำนไปตำมยำวหลอด

7

หลอดรังสีแคโทด

รังสีแคโทด ประกอบด้วยอนุภำคไฟฟ้ำท่ีมีประจุลบและมีมวล
เพรำะสำมำรถทำใหใ้ บพัดของกังหนั หมุนได้

รงั สแี คโทด

ภำพ : หลอดรงั สีแคโทดดดั แปลงใสก่ งั หนั ไวด้ ำ้ นใน

ทม่ี ำภำพ : https://goo.gl/krVJg8

8

เซอรโ์ จเซฟ จอห์น ทอมสัน

J. J. Thomson ต่อมำในปี ค.ศ. 1897

เซอร์โจเซฟ จอห์น ทอมสัน

(Sir Joseph John Thomson)

นักวิทยำศำสตร์ชำวอังกฤษได้

ทำกำรดัดแปลงหลอดรังสีแคโทด

โดยทำกำรเจำะรูท่ีตรง

กลำงข้ัวแอโนดแล้วนำฉำกเรือง

แสงไปวำงไว้ขำ้ งหลังขัว้ แอโนด

การนาไฟฟา้ ของแกส๊ ในหลอดรังสแี คโทด

** ก๊าซนาไฟฟ้าไดเ้ มื่ออยใู่ นสภาวะทมี่ ีความดนั ต่า
และความตา่ งศกั ยส์ งู มาก

9

การทดลองของทอมสนั

กำรเรม่ิ ต้น
กำรทดลอง
ของทอมสนั

ภำพ : หลอดรงั สแี คโทดทเ่ี จำะรตู รงกลำงทขี่ วั้ แอโนด

ท่มี ำภำพ : เอกสำรแนวทำงกำรจัดกำร เคมี ม.4

10

การทดลองของทอมสนั

• พบว่ำเม่ือลดควำมดันลงจนเกือบเป็นสุญญำกำศ จะมีจุดสว่ำงบน
ฉำกเรืองแสง ทอมสัน จึงตั้งสมมุติฐำนว่ำ รังสี cathode เป็น
อนุภำคท่ีมีประจุ ดังนั้น อนุภาคควรจะเบ่ียงเบนในสนามแม่เหล็ก
และสนามไฟฟา้

• เม่ือนำสนำมไฟฟ้ำภำยนอกมำล่อ จุดสว่ำงบนฉำกเรืองแสง
จะเบ่ียงเบนเข้ำหำขั้วบวกเสมอ และเมื่อทดสอบในสนำมแม่เหล็ก
ปรำกฏว่ำ รังสีแคโทดเบ่ียงเบนในสนำมแม่เหล็กเข้ำหำขั้วเหนือ
เพรำะฉะน้ัน ทอมสัน จึงสรุปว่า รังสีcathode ประกอบด้วย
อนภุ าคลบท่เี คลื่อนที่ออกจาก ขัว้ cathode ในลักษณะเป็นรงั สี

11

การทดลองของทอมสัน

กำรคน้ พบ
ประจุไฟฟ้ำ
ของรังสีแคโทด

ภำพ : กำรต่อข้ัวไฟฟ้ำในหลอดรงั สีแคโทด

ท่ีมำภำพ : เอกสำรแนวทำงกำรจัดกำร เคมี ม.4

12

การคน้ พบอเิ ล็กตรอน

โดยค่อย ๆ เพ่มิ อำนำจสนำมแม่เหล็กจนรังสี cathode ไม่มีกำร
เบี่ยงเบน แสดงว่ำขณะนั้น ความแรงของสนามไฟฟ้ามีค่าเท่ากับ
ความแรงสนามแม่เหล็ก และแรงท้ังสองมีทิศทำงตรงข้ำมกัน

เม่ือนำแรงทั้งสองมำคำนวณหำอัตรำส่วนประจุต่อมวล (e/m)
ของอนภุ าคพบว่า ไดค้ า่ เท่ากบั 1.76 × 108 คลู อมบ/์ กรมั

ทอมสัน จงึ สรปุ วำ่ อนุภำคไฟฟำ้ ทมี่ ีประจุลบเปน็ องค์ประกอบของ
อะตอมของธำตุทุกชนดิ และเรยี กชือ่ อนุภำคน้วี ่ำ อิเล็กตรอน (Electron)

จำกกำรทดลองของทอมสนั จงึ ค้ำนแบบจำลองอะตอมของดอลตนั
“อะตอมไม่ใชส่ ิง่ ท่เี ล็กทสี่ ดุ

แตป่ ระกอบดว้ ยอิเล็กตรอนและอนุภาคอืน่ ”

13

การทดลองของทอมสัน

ทอมสนั ได้ทำกำรทดลองตอ่ โดย
1. เปลี่ยนแกส๊ ภำยในหลอดรังสี cathode โดยโลหะท่ีทำขัว้ ยงั คงเดมิ

พบวำ่ ไดผ้ ลกำรทดลองเชน่ เดมิ

2. เปล่ยี นโลหะท่ีใชท้ ำขั้ว เปน็ โลหะชนดิ ตำ่ ง ๆ แตใ่ ชแ้ กส๊ ชนิดเดิม
พบว่ำได้ผลกำรทดลองเชน่ เดมิ

สรุปไดว้ ่า

• ไม่วำ่ จะบรรจุแกส๊ ชนดิ ใด หรอื ใชโ้ ลหะชนดิ ใดมำทำข้วั
หลอดรังสี cathode จะให้รังสี cathode ท่ีเปน็ อนุภำค
ลบเหมอื นกนั

14

ออยเกิน โกลด์ชไตน์

Eugen Goldstein ในปี ค.ศ. 1886 ออยเกิน โกลดช์ ไตน์
(Eugen Goldstein) ไดด้ ดั แปลง
หลอดรงั สีแคโทดใหม่ โดยเล่ือน
cathode และ anode ที่เจำะรูมำไว้
ตรงกลำง และมีฉำกเรอื งแสงอยู่ที่ปลำย
ทั้งสองขำ้ ง

15

การทดลอง ออยเกนิ โกลด์ชไตน์

กำรคน้ พบ
โปรตอน

ภำพ : หลอดรงั สีแคโทดทีป่ รบั ปรงุ โดยออยเกนิ โกลด์ชไตน์

ทม่ี ำภำพ : เอกสำรแนวทำงกำรจัดกำร เคมี ม.4

16

การทดลอง ออยเกิน โกลด์ชไตน์

จำกกำรทดลองของโกลด์สไตน์ สรปุ ได้วำ่
- รังสีบวกหรืออนุภำคบวกเกดิ จำกกำ๊ ซท่ีบรรจภุ ำยในหลอดรังสแี คโทดซึ่ง

สำมำรถเบย่ี งเบนได้ทง้ั ในสนำมไฟฟำ้ และสนำมแมเ่ หลก็

- รงั สบี วกมีคำ่ อตั รำส่วนประจตุ ่อมวลไมค่ งที่ ขึ้นอยู่กับชนดิ ของกำ๊ ซทบ่ี รรจุ
อยู่ภำยในหลอดรงั สแี คโทด

รงั สีจากแอโนดเบนออกจากขว้ั บวก เข้า
หาขั้วลบ เรยี กวา่ โปรตอน (p)

17

การทดลองท่ผี สมผสานระหวา่ งทอมสนั และโกลด์ชไตน์

ทอมสนั โกลด์ชไตน์

อิเล็กตรอน โปรตอน

18

แบบจาลองอะตอมของทอมสนั

ทอมสัน เสนอมโนภำพ ภาพ: ลกั ษณะแบบ
ของแบบจำลองอะตอมวำ่ จาลองอะตอมของสอมสนั
“อะตอมมีลักษณะเป็นทรงกลม
ซึ่งประกอบด้วยอนุภาคท่ีมีประจุ ทมี่ ำภำพ : เอกสำรแนวทำงกำรจัดกำร เคมี ม.4
ไฟฟ้าบวก (โปรตอน) และอนุภาค
ที่มีประจุไฟฟ้าลบ (อิเล็กตรอน) 19
กระจายอยู่ท่ัวไปอะตอมในสภาพ
ที่เป็นกลางทางไฟฟ้าจะมีประจุ
บวกเท่ากับประจุลบ”

รอเบริ ์ต แอนดรูส์ มลิ ลแิ กน

ในปี ค.ศ. 1908
รอเบิรต์ แอนดรสู ์ มลิ ลิแกน
(Robert Andrews Millikan)
นักวิทยำศำสตร์ชำวอเมริกำ
ได้ทำกำรทดลองช่อื ว่ำ
“กำรทดลองหยดน้ำมนั ของมิลลิแกน”
(Millikan oil–drops experiment)
Robert Andrews Millikan

20

การทดลองของมลิ ลิแกน

กำรหำคำ่
ประจแุ ละมวล
ของอิเลก็ ตรอน

ภำพ : กำรทดลองหยดนำ้ มันของมลิ ลแิ กน

ท่มี ำภำพ : เอกสำรแนวทำงกำรจัดกำร เคมี ม.4

21

เครื่องพน่ หยดนา้ มัน แผ่นประจุบวก
แผ่นประจลุ บ

มลิ ลิแกนคานวณหาค่าประจุอิเล็กตรอน(e) เท่ากบั
1.6 x 10-19 คูลอมบ์ เสมอ

22

การทดลองของมิลลแิ กน

หยดน้ำมันจะตกลงมำตำมแรงโน้มถ่วงของโลก จำกนั้นให้
กระแสไฟฟ้ำเขำ้ ไปในแผน่ ประจุบวกและลบ ทำให้เกิดสนำมไฟฟ้ำข้ึน
หยดน้ำมันจึงเคลื่อนท่ีตกลงมำช้ำลง (โดยด้ำนบนเป็นข้ัวบวกและ
ด้ำนล่ำงเป็นขั้วลบ) จำกนั้นทำกำรปรับค่ำสนำมไฟฟ้ำให้เหมำะสม
จนกระทั่งหยดน้ำมันหยุดน่ิง ซึ่งแสดงว่ำค่ำแรงไฟฟ้ำมีค่ำเท่ำกับแรง
โน้มถ่วงของโลก แล้วคำนวณค่ำประจุของอิเล็กตรอนออกมำได้มีค่ำ
เท่ำกบั 1.6 × 10-19 คูลอมบ์

ดงั น้ัน คา่ ประจขุ องอิเลก็ ตรอน (e) เทา่ กับ 1.6 × 10-19 คูลอมบ์

23

การหาค่ามวลของอเิ ลก็ ตรอน

จำกกำรทดลองของมิลลิแกน e = 1.60 X 10-19 คลู อมบ์

จำกกำรทดลองของทอมสัน e/m = 1.76 X 108 คูลอมบ/์ กรมั

ดังน้ัน m= 1.60 X 10−19 คลู อมบ์ = 9.11 X 10-28 กรมั
1.76 X 108 คลู อมบ์/กรมั

เรำจะทรำบมวลของอเิ ลก็ ตรอน เทำ่ กบั 9.11 X 10-28 กรมั

24

ตวั อยา่ งที่ 1 ถ้ำมอี เิ ลก็ ตรอน 4.8 x 10 21 คูลอมบ์ จะมอี ิเล็กตรอนจำนวนเทำ่ ใด

วธิ ที า ประจุอิเลก็ ตรอน 1.6 x 10 -19 คูลอมบ์ จะมี 1 ตัว
ประจุอิเล็กตรอน 4.8 x 10 21 คูลอมบ์ จะมี = 3 x 1040 ตวั
อเิ ลก็ ตรอนมจี ำนวน 3 x 1040 ตวั

ตัวอย่างท่ี 2 อิเล็กตรอน 2.73 กรัม จะมปี ระจุเท่ำใด

วิธที า อิเลก็ ตรอน 9.1 x10 - 28 กรมั จะมีประจุ 1.6 x 10-19 คูลอมบ์
อิเล็กตรอน 2.73 กรมั จะมีประจุ = 4.8 x 108 คูลอมบ์
อเิ ล็กตรอนมปี ระจุ 4.8 x 108 คูลอมบ์

25

การศึกษาธรรมชาติของรงั สที ีเ่ กดิ จากสารกมั มนั ตรังสี

ร่วมกับเพ่อื นรว่ มงานชอ่ื ฮันส์ ไกเกอร์ และ
นักศกึ ษาปรญิ ญาตรีช่ือ เออรเ์ นส มารส์ เดน

ลอร์ดเออร์เนสต์ รทั เทอร์ฟอรด์

(Lord Ernest Ruthetford) นักวิทยำศำสตร์

ชำวนวิ ซีแลนด์ได้ทำกำรกำรศกึ ษำธรรมชำติ

ของรังสีทเี่ กิดจำกสำรกมั มนั ตรงั สี พบว่ำมี

Lord Ernest Ruthetford 3 ชนิด α-ray, β-ray, -ray

ทดลองยิงอนภุ าคแอลฟาไปยังแผ่นทองคา

26

การทดลองการเคล่อื นทข่ี องอนุภาคแอลฟา

ค.ศ. 1911 ในกำรทดลอง Rutherford ได้ใช้
- ลอรด์ เออร์เนสต์ รทั เทอรฟ์ อรด์ อนภุ ำคแอลฟำยิงไปยังแผน่ โลหะ
(Lord Ernest Ruthertford) ทองคำบำง ๆ และใช้ฉำกเรอื งแสง
- ฮันส์ ไกเกอร์ (Hans Geiger) ZnS เป็นฉำกรับ
- เออรเ์ นสต์ มำร์สเดน
(Ernest Marsden) 27

รว่ มกนั ทดลองเกี่ยวกับทิศทำง
กำรเคลือ่ นท่ีของอนภุ ำคแอลฟำที่
ประเทศองั กฤษ

ท่มี ำภำพ : https://goo.gl/DMtZte

การทดลองการเคลอื่ นท่ขี องอนภุ าคแอลฟา

28

ทีม่ ำภำพ : เอกสำรแนวทำงกำรจดั กำร เคมี ม.4

แบบจาลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด 29

รัทเทอร์ฟอร์ด เสนอมโนภำพ ภาพ: ลกั ษณะแบบ
ของแบบจำลองอะตอมวำ่ จาลองอะตอมของรทั เทอร์ฟอรด์
“อะตอมประกอบด้วยโปรตอนที่มี
ประจุเป็นบวก มีมวลมาก รวมกัน ที่มำภำพ : เอกสำรแนวทำงกำรจดั กำร เคมี ม.4
อยู่ตรงกลาง เรียกว่า นิวเคลียส
และนิวเคลียสมขี นาดเล็กมาก สว่ น
อิเล็กตรอนท่ีมีประจุลบมีมวลน้อย
จะเคลื่อนท่ีอยู่รอบๆนิวเคลียสเป็น
บรเิ วณกวา้ ง”

แบบจาลองอะตอมของรทั เทอร์ฟอร์ด

จากการศึกษาแบบจาลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด ทำให้
ทรำบว่ำอะตอมประกอบไปด้วยอิเล็กตรอน และโปรตอน โดยอิเล็กตรอน
จะว่ิงอยู่รอบๆ ส่วนโปรตอนจะรวมกันอยู่ตรงกลำงเรียกว่ำ นิวเคลียส
และมวลของโปรตอนมีค่ำมำกกว่ำมวลของอิเล็กตรอนจึงสำมำรถกล่ำว
ไดว้ ำ่

มวลอะตอม = มวลของนิวเคลียส = มวลรวมของโปรตอน

แตจ่ ำกกำรหำมวลอะตอมของธำตตุ ่ำง ๆ พบว่ำ มวลอะตอมของ

ธำตุยกเวน้ H มคี ่ำมำกกวำ่ มวลของนวิ เคลยี ส มำกกวำ่ เทำ่ กบั 2 เท่ำ

ทำใหร้ ัทเทอรฟ์ อร์ด สันนษิ ฐำนว่ำ ภำยในนวิ เคลยี สนำ่ จะมอี นุภำคอีกชนดิ

หนึง่ ซึ่งมมี วลใกลเ้ คียงกับ โปรตอน และเปน็ กลำงทำงไฟฟำ้ 30

เจมส์ แชดวกิ 31

James Chadwick ตอ่ มำในปี ค.ศ. 1932 เจมส์ แชดวิก
(James Chadwick) นักวทิ ยำศำสตร์
ทดลองยิงอนภุ าคแอลฟาไป อังกฤษไดเ้ สนอวำ่ รงั สที ีช่ นแผน่ พำรำฟนิ
ทแี่ ผน่ บางของเบริลเลยี ม จนไดโ้ ปรตอนออกมำแสดงวำ่ อะตอม
จะต้องประกอบไปด้วยอนุภำคมำกกวำ่
โปรตอนและอเิ ลก็ ตรอน และตง้ั ชอื่ ให้
อนภุ ำคใหมท่ พ่ี บวำ่ นวิ ตรอน นอกจำกน้ี
แชดวิก ยังได้พิสจู น์วำ่ อนุภำคนิวตรอนไม่
มปี ระจุ และคำนวณได้ว่ำ นิวตรอนมีมวล
ใกลเ้ คยี งกับโปรตอน 1.674x10-24 กรัม

การคน้ พบนิวตรอนของแชดวคิ

กำรค้นพบนิวตรอนของแชดวิค

- กำรทดลองยงิ อนุภำคแอลฟำผำ่ นแผน่ โลหะ

- กอ่ นและหลงั กำรยิงอะตอมเบรลิ เลยี มดว้ ยอนภุ ำคแอลฟำ

ปฏิกิรยิ ำนวิ เคลียรท์ ่เี กดิ ข้นึ เขียนได้ดงั สมกำร

9Be + 4He → 12C + 1n 32

การค้นพบนวิ ตรอนของแชดวิค

จำกควำมรูใ้ นเร่อื งของแบบจำลองอะตอม
ทำใหท้ รำบวำ่ อะตอมของธำตุ ประกอบดว้ ย

1. อเิ ลก็ ตรอน คน้ พบโดย ทอมสนั
2. โปรตอน คน้ พบโดย โกลด์ชไตน์
3. นิวตรอน คน้ พบโดย แชดวกิ
โดยเรยี กอนภุ ำคท้ัง 3 ชนดิ นีว้ ่ำ อนุภาคมูลฐานของอะตอม
ซึ่งสัญลักษณ์ มวล และประจุไฟฟ้ำของอนุภำคมูลฐำนของอะตอม
แสดงดังตำรำง

33

อนภุ าคมูลฐานของอะตอม

ตำรำงแสดง สมบตั อิ นภุ ำคมลู ฐำนของอะตอม ดงั นี้

ทีม่ ำ : เอกสำรโครงสร้ำงอะตอม โรงเรยี นมหิดลวทิ ยำนสุ รณ์ 34

จำกผลงำนของนกั วทิ ยำศำสตรท์ ่ี
ศกึ ษำเก่ยี วกบั อะตอมทำใหท้ รำบว่ำ
อะตอมของธำตแุ ต่ละชนิดจะมจี ำนวน
โปรตอนที่มีคำ่ เฉพำะตวั กล่ำวคือ
อะตอมของ ธาตชุ นดิ เดียวกนั จะมีจานวน
โปรตอนเทา่ กัน

35

เลขมวล เลขอะตอม ไอโซโทป

เลขอะตอม (Atomic number) ใชส้ ญั ลักษณ์เป็น Z หมำยถงึ
ตวั เลขที่แสดงจำนวนโปรตอนทมี่ อี ย่ใู นนวิ เคลียสของธำตุ ในอะตอมท่ี
เปน็ กลาง จานวนโปรตอนเทา่ กบั จานวนอิเลก็ ตรอน

เลขมวล (Mass number) ใช้สญั ลักษณเ์ ป็น A หมำยถงึ ผลรวม
ของจำนวนโปรตอน และนวิ ตรอนในนิวเคลียส

ชอื่ ธาตุ ใช้สัญลกั ษณ์ X

จะสำมำรถหำควำมสัมพันธร์ ะหวำ่ งเลขอะตอม เลขมวล
และจำนวนนวิ ตรอน ไดโ้ ดยกำรเขียนสัญลักษณน์ ิวเคลยี ร์

36

สญั ลักษณน์ วิ เคลียร์

กำรเขยี นสัญลกั ษณน์ วิ เคลยี ร์ของธำตุ เพือ่ แสดงรำยละเอยี ดที่
เกีย่ วขอ้ งกบั อนภุ ำคที่อย่ภู ำยในนวิ เคลียสของอะตอม
มวี ธิ กี ำรเขยี น ดังน้ี

37

ตัวอย่าง

ดังน้ัน อะตอมของธาตลุ ิเทยี ม ( Li )
มีจานวนโปรตอน = 3 ตัว
อเิ ล็กตรอน = 3 ตวั
และนวิ ตรอน = 4 ตวั

จำนวนนิวตรอน = เลขมวล - จำนวนโปรตอน
หรือ = เลขมวล - เลขอะตอม

38

สัญลกั ษณน์ ิวเคลยี ร์

ถำ้ อะตอมเปน็ กลาง จำนวนอเิ ล็กตรอนเทำ่ กบั จำนวนโปรตอน
∴ เลขอะตอม = จำนวนโปรตอน = จำนวนอิเลก็ ตรอน
แตถ่ ้ำอะตอมไม่เป็นกลาง จำนวนอเิ ลก็ ตรอนจะไม่เท่ำกบั โปรตอน
เชน่ ไอออนบวก จะมโี ปรตอน > อเิ ลก็ ตรอน

ไอออนลบ จะมโี ปรตอน < อิเลก็ ตรอน
∴ เลขอะตอม = จำนวนโปรตอน ≠ จำนวนอิเลก็ ตรอน

39

สญั ลกั ษณ์นวิ เคลยี ร์

อะตอมไมเ่ ป็นกลาง

40

ไอโซโทป ไอโซโทน และไอโซบาร์

กำรศึกษำเกีย่ วกบั อนุภำคมลู ฐำนของธำตุแตล่ ะชนดิ พบวำ่
สว่ นมำกมวลอะตอมของธำตุแต่ละชนิดจะไม่เท่ำกนั นั่นหมำยควำมวำ่
แต่ละอะตอมของธำตมุ จี ำนวนนวิ ตรอนไมเ่ ท่ำกนั จึงทำใหอ้ ะตอมของ
ธำตุชนดิ เดยี วกนั มีเลขมวลต่ำงกนั แตม่ ีจำนวนโปรตอนหรอื เลขอะตอม
เทำ่ กัน ซึง่ เรียกอะตอมของธำตุเหล่ำนั้นวำ่ ไอโซโทป (Isotope)

41

ไอโซโทป ไอโซโทน และไอโซบาร์

นอกจำกน้ียังพบว่ำถ้ำธำตตุ ำ่ งชนิดกันทม่ี จี ำนวน นวิ ตรอน

เท่ำกนั แตม่ เี ลขมวลและเลขอะตอมไมเ่ ทำ่ กัน จะเรยี กอะตอมของธำตุ

คูน่ ้นั ว่ำ ไอโซโทน (Isotones)

ธาตุ เลขมวล เลขอะตอม นิวตรอน

18 O 18 8 10
8

19 F 19 9 10
9

ธำตุต่ำงชนิดกนั ที่มี เลขมวลเท่ำกัน แต่มเี ลขอะตอมและจำนวน

นิวตรอนไมเ่ ท่ำกัน จะเรียกอะตอมของธำตุค่นู น้ั ว่ำ ไอโซบาร์ (Isobar)

ธาตุ เลขมวล เลขอะตอม นิวตรอน

30 P 30 15 15
15

30 Si 30 14 16 42
14

Chemistry in real life

กำรใชไ้ อโซโทปรังสใี นกำรถนอม
อำหำร (กำรฉำยรังสีอำหำร) เพือ่ ลด
ปรมิ ำณจุลินทรยี ์ทีท่ ำใหเ้ กิดโรค เพ่ือ
ยดื อำยกุ ำรเก็บรกั ษำ เพอ่ื ชะลอกำร
สุกของผลไม้

43

ข้อลบล้าง แบบจาลองอะตอมของรัทเทอรฟ์ อรด์

แบบจำลองอะตอมของรทั เทอร์ฟอรด์ ทำใหร้ ู้วำ่ อิเลก็ ตรอนว่งิ
อยู่รอบ ๆ นิวเคลียส แต่ไม่ได้อธิบำยว่ำอิเล็กตรอนอยู่บริเวณใดของ
อะตอม ต่อมำนกั วทิ ยำศำสตรน์ ำควำมรู้ดำ้ นควอนตัมฟสิ กิ ส์
มำอธิบำยตำแหน่งของอิเล็กตรอน ซ่ึงวิธีหนึ่งท่ีนักวิทยำศำสตร์ใช้ใน
กำรหำข้อมูลคือกำรศึกษำสเปกตรัมของสำรประกอบและธำตุ ซ่ึงมี
องคค์ วำมรทู้ ่เี กยี่ วขอ้ ง ดังน้ี

44

Niels Bohr (ค.ศ.1885 - 1962)

ศึกษาสเปกตรัมของธาตุ

สเปกตรัม (spectrum) คือ ผลท่ีได้รับจาก
พลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่น
และความถี่ต่างๆ เป็นอนุกรมของแถบสีหรือ
เส้นที่ได้จากการผ่านพลังงานรังสีเข้าไปใน
สเปกโตรสโคป ซึ่งทาให้พลังงานรังสีแยก
ออกเป็นแถบ หรือเป็นเส้นที่มีความยาวคลื่น
ตา่ งๆ

45

คลื่น (wave) ควำมเรว็ ของคลืน่ ( C )

ความยาวคลื่น


ควำมถีข่ องคลืน่ ( V ) แอมพลิจูด ( A )

องคป์ ระกอบของคล่นื

1. ความยาวคล่ืน (  = แลมดา้ ) คือ ระยะทางท่ีคลื่นเคลือ่ นทค่ี รบ 1 รอบ

พอดี หนว่ ยของความยาวคลน่ื มีหนว่ ยเปน็ เมตร(m) หรอื นาโนเมตร(nm)

2. ความถ่ี ( = นวิ ) หรอื f คอื จานวนคล่นื ที่เคล่อื นทีผ่ ่านจุดจุดหน่ึงใน

หนึ่งหนว่ ยเวลา (ใช้หน่วยเป็นวนิ าที) ซ่ึงมีหน่วยเปน็ รอบ/วินาที หรือ Hz (เฮริ ตซ)์

46

จากการศึกษาเรื่องคลน่ื จะได้ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งความยาวคลนื่ และความถ่ขี องคลน่ื ดงั น้ี

f 1



เขยี นเปน็ สมการไดด้ งั นี้

f= C



เมื่อ f = ความถี่
C = ความเรว็ แสงในสญุ ญากาศ = 3 x 108 m/s

 = ความยาวคล่นื

47