Home Up สารบัญ Web content คำอธิบายรายวิชา วิธีทำแบบฝึกหัด ผลการเรียนรู้ ข้อมูลผู้จัดทำ
แบบจำลองกลุ่มหมอก

แบบจำลองอะตอมดอลตัน แบบจำลองอะตอมทอมสัน แบบจำลองรัทเทอร์ฟอร์ด อนุภาคในอะตอม แบบจำลองอะตอมโบร์ แบบจำลองกลุ่มหมอก


Home
Up

 

 

แบบจำลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก

 

เนื่องจากแบบจำลองอะตอมของโบร์ (Niels Bohr)  มีข้อจำกัดที่ไม่สามารถใช้อธิบายสเปกตรัมของอะตอมที่มีหลายอิเล็กตรอน ได้มีการศึกษาเพิ่มเติมจนได้ข้อมูลที่เชื่อว่าอิเล็กตรอนมีสมบัติเป็นทั้งอนุภาคและคลื่น  โดยเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสในลักษณะของคลื่นนิ่ง  บริเวณที่พบอิเล็กตรอนได้พบได้หลายลักษณะเป็นรูปทรงต่าง ๆ ตามระดับพลังงานของอิเล็กตรอน  จากการใช้ความรู้ทางกลศาสตร์ควอนตัมสร้างสมการขึ้นเพื่อคำนวณหาโอกาสที่จะพบอิเล็กตรอนในระดับพลังงานต่าง ๆ พบว่าแบบจำลองนี้อธิบายเส้นสเปกตรัมได้ดีกว่าแบบจำลองอะตอมของโบร์  โดยแบบจำลองอะตอมแบบกลุ่มหมอกกล่าวไว้ดังนี้

1.  อิเล็กตรอนมีขนาดเล็กมากและเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วตลอดเวลาไปทั่วทั้งอะตอม  จึงไม่สามารถบอกตำแหน่งที่แน่นอนของอะตอมได้

2.  มีโอกาสที่จะพบอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียสบางบริเวณเท่านั้น  ทำให้สร้างมโนภาพได้ว่าอะตอมประกอบด้วยกลุ่มหมอกของอิเล็กตรอนรอบ ๆ นิวเคลียส

3.  บริเวณที่กลุ่มหมอกทึบแสดงว่าโอกาสที่จะพบอิเล็กตรอนได้มากกว่าบริเวณที่มีกลุ่มหมอกจาง”

 

 

การแสดงแบบจำลองอะตอมในลักษณะที่แสดงถึงความหนาแน่นของอิเล็กตรอนทำได้ยาก  แต่จะแสดงในลักษณะที่เป็นลูกกลมแทน  เช่น  ลูกปิงปองหรือลูกกลมพลาสติก เพื่อให้สะดวกต่อการจินตนาการถึงอะตอมของธาตุได้ง่าย

ในปี ค.ศ. 1924  หลุยส์ เดอ บรอยส์ (Lois de Brolie)  ให้ความเห็นว่า

 

 

ถ้าแสงมีพฤติกรรมคล้ายกับว่าประกอบด้วยอนุภาคเล็ก ๆ (โฟตอน : photon) ดังนั้นอนุภาคขนาดเล็กก็สามารถประพฤติตัวได้ทำนองเดียวกัน  คือมีสมบัติเป็นได้ทั้งคลื่นและอนุภาค

 

 

ด้วยสมมติฐานนี้ ทำให้โครงสร้างของอะตอมมีความกระจ่างชัดมากขึ้นและสามารถเข้าใจปรากฏการณ์บางอย่างที่ขัดต่อทฤษฎีอะตอมของโบร์ได้  เช่น  อธิบายได้ว่าเพราะเหตุใดอิเล็กตรอนจึงไม่ถูกโปรตอนดึงดูดเข้าไปในนิวเคลียส  โดยพิจารณาว่าอิเล็กตรอนประพฤติตัวเป็นคลื่นนิ่งรอบนิวเคลียสนั่นเอง  และอธิบายได้ว่าในการเกิดพันธะเคมี  เพราะเหตุใดอิเล็กตรอนจึงเข้าคู่กันได้โดยไม่ผลักกัน  โดยให้พิจารณาว่าอิเล็กตรอนเป็นคลื่นซึ่งสามารถเกิดการแทรกสอดกันได้

เมื่อให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสในวงโคจรที่เสถียรคือเป็นคลื่นนิ่ง  ความยาวของเส้นรอบวงจะมีค่าเป็นจำนวนเท่าของความยาวคลื่นของอิเล็กตรอนนั้น  ซึ่งสอดคล้องกับทฤษฎีของโบร์  ระดับชั้นของวงโคจรแบ่งเป็นชุดหลักได้เป็นระดับชั้น (shellK , L , M , N , O , . . . หรือเรียกว่าระดับพลังงานที่  1 , 2 , 3 , . . .  ตามลำดับโดยที่ระดับพลังงานที่ 1 จะมีค่าพลังงานต่ำสุด  นั่นคือจะต้องใช้พลังงานมากที่สุดในการดึงอิเล็กตรอนออกจากอะตอม  เนื่องจากมีวงโคจรอยู่ใกล้กับนิวเคลียสมากที่สุด  และในแต่ละระดับชั้นจะมีอิเล็กตรอนเป็นจำนวนไม่เกิน 2n2  คือมีจำนวนเป็น 2 , 8 , 18 , 32  ตามลำดับ  (เมื่อ  คือระดับพลังงาน)  โดยอิเล็กตรอนชั้นนอกสุด (valence electron)  จะมีได้ไม่เกิน 8 อิเล็กตรอน

ตารางแสดงระดับพลังงานหลักและระดับพลังงานย่อย

ระดับพลังงานหลัก (n)

ระดับพลังงานย่อย (l)

ชื่อของระดับพลังงานย่อย

1

0

s

2

0 , 1

s , p

3

0 , 1 , 2

s , p , d

4

0 , 1 , 2 , 3

s , p , d , f

5

0 , 1 , 2 , 3 , 4

s , p , d , f , g

 

ระดับพลังงานย่อย  s , p , d , f  สามารถบรรจุอิเล็กตรอนได้  2 , 6 , 10 , 14 อิเล็กตรอนตามลำดับ  โดยอิเล็กตรอนจะอยู่ด้วยกันเป็นคู่กระจายอยู่ในออร์บิทัล (orbital)  หรือระดับพลังงานที่เป็นค่าโมเมนตัมเชิงแม่เหล็ก (m)  ที่ระดับพลังงานย่อย s , p , d และ f   กระจายออกมา  โดยค่าโมเมนตัมเชิงแม่เหล็กจะมีค่าตั้งแต่  – l  ถึง  l

 

เมื่อ     l  =  0  m  =  0 s
เมื่อ     l  =  1  m  =  –1 , 0 , 1 p
เมื่อ     l  =  2  m  =  –2 , –1 , 0 , 1 , 2 d
เมื่อ     l  =  3  m  =  –3 , –2 , –1 , 0 , 1 , 2 , 3 f
เมื่อ     l  =  4  m  =  –4 , –3 , –2 , –1 , 0 , 1 , 2 , 3 , 4 g

 

แทน  ออร์บิทัล  แทน  คู่อิเล็กตรอน

 

ระดับพลังงานย่อย  s , p , d และ f   จึงบรรจุอิเล็กตรอนได้  2 , 6 , 10 , 14 อิเล็กตรอน  ตามลำดับ  ส่วนอิเล็กตรอนที่เข้าคู่กันนั้นจะมีทิศทางการหมุนตรงข้ามกัน (s)  เพื่อให้เกิดการดึงดูดทางแม่เหล็กกันได้  จึงมีการหมุนเป็น 2 ค่า คือ  + และ –

ดังนั้นแต่ละอิเล็กตรอนจะมีค่าพลังงานที่ไม่ซ้ำกันเลย  พิจารณาจากตัวเลขระดับพลังงานต่าง ๆ ได้แก่  ระดับพลังงานหลัก  ระดับพลังงานย่อย  ค่าโมเมนตัมเชิงแม่เหล็ก  และการหมุนของอิเล็กตรอน  ซึ่งเรียกตัวเลขต่างๆ นี้ว่า “เลขควอนตัม” (quantum number) และจะเรียกระดับพลังงานต่าง ๆ โดยระบุระดับพลังงานหลักและระดับพลังงานย่อย  เช่น  2s  คือระดับพลังงานย่อย ที่อยู่ในระดับพลังงานหลัก n = 2  เป็นต้น

ตารางแสดงระดับพลังงาน  โมเมนตัมเชิงแม่เหล็ก  และออร์บิทัล

ระดับพลังงานหลัก (n)

ระดับพลังงานย่อย (l)

โมเมนตัมเชิงแม่เหล็ก (m)

ชื่อออร์บิทัล

จำนวนออร์บิทัล

1

0

0

1s

1

2

0

0

2s

1

1

–1 , 0 , 1

2p

3

3

0

0

3s

1

 

1

–1 , 0 , 1

3p

3

 

2

–2 , –1 , 0 , 1 , 2

3d

5

4

0

0

4s

1

 

1

–1 , 0 , 1

4p

3

2

–2 , –1 , 0 , 1 , 2

4d

5

3

–3 , –2 , –1 , 0 , 1 , 2 , 3

4f

7

5

0

0

5s

1

1

–1 , 0 , 1

5p

3

 

2

–2 , –1 , 0 , 1 , 2

5d

5

3

–3 , –2 , –1 , 0 , 1 , 2 , 3

5f

7

4

–4 , –3 , –2 , –1 , 0 , 1 , 2 , 3 , 4

5g

9

 

สำหรับการจัดอิเล็กตรอนลงในระดับพลังงานต่าง ๆ ของอะตอมนั้นสามารถทำได้ใน  2  ลักษณะ  คืออย่างง่าย  โดยการจัดเรียงเข้าในระดับพลังงานหลัก  และอย่างละเอียด  โดยการจัดเรียงที่พิจารณาถึงระดับพลังงานย่อยด้วย  ซึ่งสามารถอธิบายปรากฏการณ์ต่าง ๆ ได้ดีและแม่นยำกว่า

 

Back to TOP

 


[หน้าหลักเว็บไซต์] [แบบจำลองอะตอม] [การจัดเรียงอิเล็กตรอน] [วิวัฒนาการตารางธาตุ] [สมบัติตารางธาตุ] [เลขออกซิเดชัน]
 [Back] [Home] [Up]

 Copyright 2008  บทเรียนออนไลน์วิชาเคมีนี้ จัดทำโดยครูจุฑามาศ วงษ์สวาท
กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์  โรงเรียนพรหมานุสรณ์จังหวัดเพชรบุรี อำเภอเมือง  จังหวัดเพชรบุรี

แสดงความคิดเห็นที่มีต่อบทเรียน  ติดต่อได้ที่  [jutamas.toi@gmail.com].
Last updated: 03/03/2013 15:48:11 +0700.
Hit Counter