ใบงานเรื่องแบบจำลองอะตอม

ใบความรู้ (Information Sheet) ชุ ดที่ 1 เรื่องแบบจาลองอะตอม โครงสร้ างอะตอม ความหมายของอะตอม อะตอม เป็ นโครงสร้างขนาดเล็กที่พบได้ในสิ่ งของทุกๆ อย่างรอบตัวอะตอมประกอบด้วยอนุ ภาค 3 ชนิ ด คือ อิเล็กตรอน โปรตอน และนิ วตรอนอะตอมเป็ นองค์ประกอบพื้นฐานทางเคมีที่ไม่เปลี่ยนแปลงตามปฏิ กิริยา เคมีโดยโปรตอนและนิ วตรอนอยูใ่ นนิ วเคลี ยสของอะตอม ส่ วนอิเล็กตรอนที่มีขนาดเล็กและมีมวลน้อยมากจะ เคลื่อนที่อยูร่ อบๆ นิวเคลียสของอะตอม

อะตอมและอนุภาคมูลฐานของอะตอม

แบบจาลองอะตอม

แบบจาลองอะตอมของจอร์ น ดอลตัน

เสนอทฤษฎี อ ะตอมเพื่ อ ใช้ อ ธิ บ าย เกี่ ย วกับ การเปลี่ ย นแปลงของสาร ก่ อ นและหลั ง ท าปฏิ กิ ริ ยา รวมทั้ง อัตราส่ วนโดยมวลของธาตุที่รวมกัน เป็ นสารประกอบ ซึ่ งสรุ ปได้ดงั นี้

อ. นฤมล บุญส่ง

 ธาตุประกอบด้วยอนุภาคเล็กๆหลายอนุภาคเรี ยกอนุภาคเหล่านี้วา่ “อะตอม” ซึ่ งแบ่งแยกและทาให้ สู ญหายไม่ได้  อะตอมของธาตุชนิ ดเดียวกันมีสมบัติเหมือนกัน แต่จะมีสมบัติ แตกต่างจากอะตอมของธาตุอื่น  สารประกอบเกิดจากอะตอมของธาตุมากกว่าหนึ่งชนิ ดทาปฏิกิริยา เคมีกนั ในอัตราส่ วนที่เป็ นเลข ลงตัวน้อยๆ

จอห์ น ดอลตัน ชาวอังกฤษ เสนอทฤษฎีอะตอมของดอลตัน - อะตอมเป็ นอนุภาคที่เล็กที่สุด แบ่งแยกอีกไม่ได้ - อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันมีสมบัติเหมือนกัน - อะตอมต้องเกิดจากสารประกอบเกิดจากอะตอมของธาตุต้ งั แต่ 2 ชนิ ด ขึ้นไปมารวมตัวกันทางเคมี ทฤษฎี อะตอมของดอลตันใช้อธิ บายลักษณะและสมบัติของอะตอมได้ ลักษณะแบบจาลองอะตอมของดอลตัน

เพียงระดับหนึ่ ง แต่ต่อมานักวิทยาศาสตร์ คน้ พบข้อมูลบางประการที่ไม่ สอดคล้องกับทฤษฎีอะตอมของ ดอลตัน เช่น พบว่าอะตอมของธาตุชนิ ด เดียวกันอาจมีมวลแตกต่างกันได้

แบบจาลองอะตอมของทอมสั น

ได้ทาการศึกษาและทดลอง เกี่ยวกับการนาไฟฟ้ าของ ก๊าซโดยใช้หลอดรังสี แคโทด

อ. นฤมล บุญส่ง

หลอดรังสีแคโทด เป็ นเครื่ องที่ใช่ทดลองเกี่ยวกับการนาไฟฟ้ าโดยหลอดรังสี แคโทดจะมีความดันต่ามาก และ ความต่างศักย์สูงมาก วิลเลียม ครู กส์ได้สร้างหลอดรังสี แคโทดขึ้นมาโดยใช้แผ่นโลหะ 2 แผ่นเป็ นขั้วไฟฟ้ า โดยต่อขั้วไฟฟ้ าลบกับขั้วลบของเครื่ องกาเนิ ดไฟฟ้ าเรี ยกว่า แคโทด และต่อขั้วไฟฟ้ าบวกเข้ากับขั้วบวกของ เครื่ องกาเนิดไฟฟ้ าเรี ยกว่า แอโนด

การค้ นพบอิเล็กตรอน ปรากฎว่า รังสี น้ ี จะเบี่ ยงเบนเข้าหาขั้วบวก แสดงว่า รังสี น้ ี ตอ้ งเป็ นประจุลบ แต่ไม่ ทราบว่าเกิดจากก๊าซในหลอดรังสี แคโทด หรื อเกิดจากขั้วไฟฟ้ าทอมสันจึงทาการทดลองเกี่ยวกับการนาไฟฟ้ า ของก๊าซในหลอดรังสี แคโทด พบว่า ไม่วา่ จะใช้ก๊าซใดบรรจุในหลอดหรื อใช้โลหะใดเป็ นแคโทด จะได้ผล การทดลองเหมื อ นเดิ ม จึ ง สรุ ป ได้ว่า อะตอมทุ ก ชนิ ด มี อ นุ ภ าคที่ มี ป ระจุ ล บเป็ นองค์ป ระกอบ เรี ย กว่า "อิเล็กตรอน"

สรุ ปแบบจาลองของทอมสั น

จากผลการทดลอง ทั้งของทอมสันและโกลด์สไตน์ ทาให้ทอมสันได้ขอ้ มูลเกี่ยวกับอะตอมมากขึ้น จึงได้เสนอ แบบจาลองอะตอม ดังนี้ อะตอมมีลกั ษณะเป็ นทรงกลมประกอบด้วยอนุภาคโปรตอนที่มีประจุไฟฟ้ าเป็ นบวกและ อนุภาคอิเล็กตรอนที่มีประจุไฟฟ้ าเป็ นลบ กระจัดกระจายอย่างสม่าเสมอในอะตอมอะตอมที่มีสภาพเป็ นกลางทาง ไฟฟ้ าจะมีจานวนประจุบวกเท่ากับจานวนประจุลบ

อ. นฤมล บุญส่ง

แบบจาลองอะตอมของรัทเทอร์ ฟอร์ ด

ลอร์ดเออร์ เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด ได้ ทาการทดลอง โดยการยิงอนุภาค แอลฟาไปยังแผ่นทอง

ผลการทดลอง สรุ ปได้ดงั นี้ • จุด X เป็ นจุดที่อนุภาคแอลฟาผ่านไปยังฉากในแนวเส้นตรง แสดงว่า ภายในอะตอมน่าจะมีพ้น ื ที่วา่ งเป็ น

จานวนมาก เพราะ อนุภาคแอลฟาส่วนใหญ่ทะลุผา่ นแผนทองคาเป็ นแนวเส้นตรง

• จุด Y อนุภาคแอลฟาเบี่ยงเบนเล็กน้อย แสดงว่าภายในอะตอมควรมีอนุภาคบางอย่างรวมกันเป็ นกลุ่มก้อน

ขนาดเล็ก มีมวลมากพอที่ทาให้อนุภาคแอลฟาวิง่ ไปเฉี ยดแล้วเบี่ยงเบน

• จุด Z อนุภาคแอลฟาสะท้อนกลับ แสดงว่าในอะตอมจะมีอนุภาคบางอย่างที่เป็ นกลุ่มก้อน มีทวลมากพอที่ทา

ให้อนุภาคแอลฟาสะท้อนกลับ

อ. นฤมล บุญส่ง

\

สาเหตุทคี่ ้ นพบนิวตรอน 1.

เนื่ อจากมวลของอะตอมต่าง มักเป็ น 2 เท่า หรื อมากกว่า 2 เท่าของมวลโปรตรอนรวมรัทเทอร์ ฟอร์ ดสันนิ ษฐานว่า

น่าจะมีอนุภาคอีกชนิ ดหนึ่ งอยูใ่ นนิ วเคลียส และอนุ ภาคนี้ ตอ้ งมีมวลใกล้เคียงกันกับมวลของโปรตรอนมาก และต้อง เป็ นกลางทางไฟฟ้ า 2.

ทอมสันศึกษาหามวลของอนุภาคบวกของ Ne ปรากฎว่า อนุ ภาคบวกนี้ มีมวล 2 เท่า ผลการทดลองนี้ สนับสนุนว่า

จะต้องมีอนุภาคอีกชนิดหนึ่งอยูใ่ นนิวเคลียสเชดวิก ได้ยงิ อนุภาคแอลฟาไปยัง Be ปรากฎว่าได้อนุภาคชนิ ดนึ่ งออกมาซึ่ ง มีมวลใกล้เคียงกับมวลของโปรตรอนและไม่มีประจุไฟฟ้ า เรี ยกอนุภาคนี้วา่ "นิวตรอน"

สรุปแบบจาลองอะตอมของรัทเทอร์ ฟอร์ ด อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีโปรตอนรวมกันอยูต่ รงกลาง นิวเคลียสมีขนาดเล็ก แต่มีมวลมากและมี ประจุเป็ นบวก ส่วนอิเล็กตรอนซึ่งมีประจุเป็ นลบ และมีมวลน้อยมาก จะวิ่งอยูร่ อบนิ วเคลียสเป็ นบริ เวณ กว้าง

แบบจาลองอะตอมของบอห์ ร นีลส์ บอห์ร ( Neils Bohr 1885 - 1962 : Denmark ) จากความรู ้เรื่ องสเปกตรัม นี ลส์ บอห์ร ได้เสนอแบบจาลองขึ้นมาใหม่โดยปรับปรุ งแบบจาลองอะตอม ของรัทเทอร์ ฟอร์ ด เพื่อให้เห็ นลักษณะของอิเล็กตรอนที่อยู่รอบ ๆ นิ วเคลี ยส เป็ นวงคล้ายกับวงโคจรของ ดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ ดังรู ป

อ. นฤมล บุญส่ง

สรุปแบบจาลองอะตอมของบอห์ ร 1. อิเล็กตรอนจะอยูเ่ ป็ นชั้น ๆ แต่ละชั้นเรี ยกว่า “ ระดับพลังงาน ” 2. แต่ละระดับพลังงานจะมีอิเล็กตรอนบรรจุได้ดงั นี้ จานวนอิเล็กตรอน = 2n2 3. อิ เล็กตรอนที่ อยู่ในระดับพลังงานนอกสุ ดเรี ยกว่า เวเลนซ์อิเล็กตรอน ( Valence

electron )

จะเป็ น

อิเล็กตรอนทีเกิดปฏิกิริยาต่าง ๆ ได้ 4. อิเล็กตรอนที่อยูใ่ นระดับพลังงานวงใน อยูใ่ กล้นิวเคลียสจะเสถียรมาก เพราะประจุบวกจากนิ วเคลียส ดึงดูด เอาไว้อย่างดี ส่วนอิเล็กตรอนระดับพลังงานวงนอกจะไม่เสถียรเพราะนิ วเคลียสส่ งแรงไปดึงดูดได้นอ้ ย มาก จึงทาให้อิเล็กตรอนเหล่านี้หลุดออกจากอะตอมได้ง่าย 5. ระดับพลังงานวงในจะอยูห่ ่างกันมาก ส่วนระดับพลังงานวงนอกจะอยูช่ ิดกันมาก 6. การเปลี่ยนระดับพลังงานของอิเล็กตรอน ไม่จาเป็ นต้องเปลี่ยนในระดับถัดกัน อาจเปลี่ยนข้ามระดับ พลังงานก็ได้

แบบจาลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก

แบบจาลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก แบบจาลองอะตอมของโบร์ ใช้อธิ บายเกี่ ยวกับเส้นสเปกตรัมของ ธาตุไฮโดรเจนได้ดี แต่ไม่สามารถอธิ บายเส้นสเปกตรั มของอะตอมที่ มีหลายอิ เล็กตรอนได้ จึ งได้มี การศึ กษาเพิ่ม เติ ม โดยใช้ความรู ้ ท างกลศาสตร์ ควันตัม สร้ างสมการเพื่อค านวณหาโอกาสที่ จะพบ อิเล็กตรอนในระดับพลังงานต่างๆ จึงสามารถอธิ บายเส้นสเปกตรัมของธาตุได้ถูกต้องกว่าอะตอมของ โบร์

ที่มา: http://www.scimath.org/lesson-chemistry/item/7121-atomic-mo

อ. นฤมล บุญส่ง

ใบงานที่ 1 เรื่องแบบจาลองอะตอม คาชี้แจง 1. ให้นกั เรี ยนศึกษาข้อมูลจากใบความรู้ ชุดที่ 1 เรื่ องแบบจาลองอะตอม ที่เผยแพร่ ทาง Facebook: Kru NAN 2. สรุ ปใจความสาคัญที่ได้ จัดทาแผนผังความคิด (Mind Map) ตามความเข้าใจ พร้อมระบายสี ให้ สวยงาม

อ. นฤมล บุญส่ง

ตัวอย่ าง การเขียนผังความคิด

อ. นฤมล บุญส่ง