แบบจำลองอะตอม
แบบจำลองอะตอม
แบบจำลองอะตอมยุคโบราณ
1) แนวคิดแบบจำลองอะตอม : เกิดจากจินตนาการล้วนๆไม่ได้มีผลการทดลองใดๆมารองรับ
2) แนวคิดที่เกิดขึ้น
· ลูชิพพุส และดิโมคริติส กล่าวว่า เมื่อแบ่งแยกสารออกไปเรื่อยๆ จะพบหน่วยย่อยที่เล็กที่สุดซึ่งไม่สามารถแบ่งแยกต่อไปได้อีก และเรียกหน่วยย่อยดังกล่าวว่า “อะตอม”
· อริสโตเติ้ล กล่าวว่า สารใดๆสามารถแบ่งให้เล็กลงได้เรื่อยๆไม่มีที่สิ้นสุด กล่าวคือไม่มีอะตอมนั่นเอง
วิวัฒนาการแบบจำลองอะตอมสมัยใหม่
1) แนวคิดแบบจำลองอะตอม
1.แบบจำลองอะตอมเกิดจากจินตนาการของนักวิทยาศาสตร์ให้สอดคล้องกับผลการทดลอง
2.แบบจำลองอะตอมเปลี่ยนแปลงได้ เมื่อได้ผลการทดลองใหม่ที่ไม่สามารถอธิบายได้ด้วยแบบจำลองอะตอมเดิ 2) การค้นพบและแบบจำลองอะตอมที่ได้ : การทดลองและการค้นพบของนักวิทยาศาสตร์ เริ่มต้นจาก “จอห์น ดาลตัน” และจัดเรียงลำดับไปเรื่อยๆ สรุปได้ดังนี้
1. ทฤษฎีแบบจำลองอะตอมของดาลตัน 4 ข้อ
1. ธาตุเกิดจากการรวมตัวกันของอนุภาคที่เล็กที่สุดเรียกว่า “อะตอม”
2. อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันจะมีคุณสมบัติเหมือนกัน และต่างจากอะตอมของธาตุอื่น
3. สารประกอบเกิดจากจากการรวมตัวกันของอะตอมของธาตุตั้งแต่2ชนิดขึ้นไป และมีอัตราส่วนการรวมตัวคงที่
4. อะตอมไม่สามารถทำลายได้ด้วยวิธีทางเคมี ไม่สามรถสร้างขึ้นใหม่ และไม่สามารถแยกย่อยออกไปได้อีก
· อธิบายเพิ่มเติม
- ปัจจุบันค้นพบอนุภาคที่เล็กกว่าอะตอม ซึ่งเป็นองค์ประกอบของอะตอม ประกอบด้วย อิเล็กตรอน , โปรตอน และนิวตรอน ทำให้หักล้างทฤษฎีข้อที่ 1 ได้
- อะตอมของธาตุเดียวกันอาจมีสมบัติต่างกันได้ เช่นกรณีไอโซโทปที่ธาตุเดียวกันมีนิวตรอนไม่เท่ากัน จึงมีมวลไม่เท่ากันด้วย ทำให้หักล้างทฤษฎีข้อที่ 2 ได้
- อะตอม สามารถแยกย่อยต่อไปได้อีกจากความรู้เรื่ององค์ประกอบของอะตอม ทำให้หักล้างทฤษฎีข้อที่ 4 ได้
2. การทดลองหลอดรังสีแคโทดของทอมสัน
อธิบายการทดลอง
รังสีแคโทดเบี่ยงเบนในสนามแม่เหล็กเหมือนอนุภาคที่มีประจุลบ จึงสรุปได้ว่ารังสีแคโทดเป็นลำอนุภาคที่มีประจุลบเคลื่อนจากแคโทดไปแอโนดและตั้งชื่อว่า “อิเล็กตรอน”
อธิบายการทดลอง
รังสีแคโทดเบี่ยงเบนในสนามไฟฟ้าเหมือนอนุภาคที่มีประจุลบ จึงสรุปว่ารังสีแคโทดเป็นลำอนุภาคที่มีประจุลบ สอดคล้องกับผลการทดลองแรก
3. การทดลองละอองน้ำมันของมิลลิแกน
อธิบายการทดลอง
เมื่อฉีดละอองน้ำมันและยิงรังสีเอ็กซ์ใส่ละอองน้ำมันจะทำให้อิเล็กตรอนเข้าไปติดละอองน้ำมันและเมื่อละอองน้ำมันที่มีอิเล็กตรอนตกสู้สนามไฟฟ้า จึงปรับค่าความต่างศักย์ให้หยดละอองน้ำมันหยุดนิ่งได้ แรงที่เกี่ยวข้องคือ F₁ = qE และ F₂ = mg ซึ่งเท่ากัน จึงทำให้ทอมสันหาค่า q/E ของอิเล็กตรอนได้
4. การค้นพบนิวเคลียสของรัทเทอร์ฟอร์ด
ถ้าแบบจำลองอะตอมของทอมสันถูกต้อง เมื่อยิงอนุภาคแอลฟาไปยังแผ่นทองคำบาง ๆ นี้ อนุภาคแอลฟาควรพุ่งทะลุผ่านเป็นเส้นตรงทั้งหมดหรือเบี่ยงเบนเพียงเล็กน้อย เพราะอนุภาคแอลฟามีประจุบวกจะเบี่ยงเบนเมื่อกระทบกับประจุบวกที่กระจายอยู่ในอะตอม แต่แบบจำลองอะตอมของทอมสันอธิบายผลการทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ดไม่ได้ รัทเทอร์ฟอร์ดจึงเสนอแบบจำลองอะตอมขึ้นมาใหม่ดังนี้..... อ่านต่อได้ที่: https://www.gotoknow.org/posts/346704.....
การอธิบายโครงสร้างอะตอมด้วยแบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด
จากแบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ดสามารถอธิบายได้ว่า เมื่อผ่านอนุภาคแอลฟาซึ่งมีประจุบวกและมวลมากให้เดินทางเป็นเส้นตรงไปยังแผ่นทองคำ อนุภาคแอลฟาส่วนมากจะเคลื่อนที่ผ่านไปยังที่ว่างซึ่งมีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่อยู่ แต่อิเล็กตรอนมีมวลน้อยมากจึงไม่มีผลต่อการเคลื่อนที่ของอนุภาคแอลฟา อนุภาคแอลฟาบางส่วนที่เคลื่อนที่ใกล้นิวเคลียสทำให้เบี่ยงเบนออกจากที่เดิม และอนุภาคที่กระทบกับนิวเคลียสซึ่งมีประจุบวกและมวลมากจึงสะท้อนกลับ การที่อนุภาคแอลฟาจำนวนน้อยมากสะท้อนกลับทำให้เชื่อว่านิวเคลียสมีขนาดเล็กมาก..... อ่านต่อได้ที่: https://www.gotoknow.org/posts/346704.....
5. การค้นพบการจัดเรียงอิเล็กตรอนของนิวโบร์
นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามศึกษาลักษณะของการจัดอิเล็กตรอนรอบๆ อะตอม โดยแบ่งการศึกษาออกเป็น 2 ส่วน ส่วนแรกเป็นการศึกษษเกี่ยวกับสเปกตรัมของอะตอม ซึ่งทำให้ทราบว่าภายในอะตอมมีการจัดระดับพลังงานเป็นชั้นๆ ในแต่ละชั้นจะมีอิเล็กตรอนบรรจุอยู่ ส่วนที่สองเป็นการศึกษาเกี่ยวกับพลังงานไอโอไนเซชัน เพื่อดูว่าในแต่ละระดับพลังงานจะมีอิเล็กตรอนบรรจุอยู่ได้กี่ตัว
สเปกตรัม หมายถึง อนุกรมของแถบสีหรือเส้นที่ได้จากการผ่านพลังงานรังสีเข้าไปในสเปกโตรสโคป ซึ่งทำให้พลังงานรังสีแยกออกเป็นแถบหรือเป็นเส้น ที่มีความยาวคลื่นต่างๆเรียงลำดับกันไป
นีลส์โบร์ ได้เสนอแบบจำลองอะตอมขึ้นมา สรุปได้ดังนี้
1 . อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสเป็นชั้นๆ ตามระดับพลังงาน และแต่ละชั้นจะมีพลังงานเป็นค่าเฉพาะตัว
2. อิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้นิวเคลียสมากที่สุดจะเรียกว่าระดับพลังงานต่ำสุดยิ่งอยู่ห่างจากนิวเคลียสมากขึ้น ระดับพลังงานจะยิ่งสูงขึ้น
3. อิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้นิวเคลียสมากที่สุดจะเรียกระดับพลังงาน n = 1 ระดับพลังงานถัดไปเรียกระดับพลังงาน n =2, n = 3,… ตามลำดับ หรือเรียกเป็นชั้น K , L , M , N ,O , P , Q ….
จากทฤษฎีอะตอมของ นีลส์โบร์ แบบจำลองอะตอมมีลักษณะดังรูป
6. แบบจำลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก
เนื่องจากแบบจำลองอะตอมของโบร์ ใช้อธิบายเกี่ยวกับเส้นสเปกตรัมของธาตุไฮโดรเจนได้ดี แต่ไม่สามารถอธิบายเส้นสเปกตรัมของอะตอมที่มีหลายอิเล็กตรอนได้ จึงได้มีการศึกษาเพิ่มเติมทาง กลศาสตร์ควอนตัม แล้วสร้างสมการสำหรับใช้คำนวณโอกาสที่จะพบอิเล็กตรอนในระดับพลังงานต่างๆ ขึ้นมาจนได้แบบจำลองใหม่ ที่เรียกว่า แบบจำลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก
สรุปแบบจำลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก
1. อิเล็กตรอนไม่สามารถวิ่งรอบนิวเคลียสด้วยรัศมีที่แน่นอน บางครั้งเข้าใกล้บางครั้งออกห่าง จึงไม่สามารถบอกตำแหน่งที่แน่นอน
ได้ แต่ถ้าบอกได้แต่เพียง ที่พบอิเล็กตรอนตำแหน่งต่างๆภายในอะตอมและอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่เร็วมากจนเหมือนกับอิเล็กตรอนอยู่ทั่วไปในอะตอมลักษณะนี้เรียกว่า “กลุ่มหมอก”
2. กลุ่มหมอกองอิเล็กตรอนในระดับพลังงานต่างๆจะมีรูปทรงต่างกันขึ้นอยู่กับจำนวนอิเล็กตรอน และระดับพลังงานอิเล็กตรอน
3. กลุ่มหมอกที่มีอิเล็กตรอนระดับพลังงานต่ำจะอยู่ใกล้นิวเคลียสส่วนอิเล็กตรอนที่มีระดับพลังงานสูงจะอยู่ไกลนิวเคลียส
4. อิเล็กตรอนแต่ละตัวไม่ได้อยู่ในระดับพลังงานใดพลังงานหนึ่งคงที่
5. อะตอมมีอิเล็กตรอนหลายๆระดับพลังงาน
ความคิดเห็น
แสดงความคิดเห็น