อนุภาคมูลฐานของอะตอม

James Chadwick

รางวัลโนเบล (Nobel Prize) สาขาฟิสิกส์ ในปี ค.ศ.1935

United Kingdom
Liverpool University
Liverpool, United Kingdom

มีชีวิตอยู่ระหว่างปี ค.ศ.1891 -1974

ในการทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ดสรุปว่าอะตอมมีโปรตอนและอิเล็กตรอนเป็นองค์ประกอบ  ดังนั้น  การคิดมวลอะตอมควรคิดจากมวลโปรตอนรวมกับมวลของอิเล็กตรอน  แต่มวลของอิเล็กตรอนน้อยมาก  การคิดมวลอะตอมจึงคิดจากมวลโปรตอน  พบว่ามวลโปรตอน 1 โปรตอนเท่ากับ 1.673 x 10^–24 กรัม  หรือคิดเป็น  1  หน่วยมวลอะตอม (1 amu = 1 atomic mass unit)  ดังนั้นมวลอะตอมควรมีค่าเท่ากับหรือใกล้เคียงกับจำนวนโปรตอน  แต่จากการทดลองกลับพบว่ามวลอะตอมจริง ๆ มีค่าเป็น  2  เท่าหรือมากกว่า  2  เท่าของจำนวนโปรตอน  ในปี พ.ศ. 2463 (หรือค.ศ.1920)  รัทเทอร์ฟอร์ดได้เสนอความเห็นว่าน่าจะมีอนุภาคอีกชนิดหนึ่งที่เป็นกลางทางไฟฟ้าซึ่งมีมวลใกล้เคียงกับมวลโปรตอน

ต่อมาในปี พ.ศ. 2475 (ค.ศ. 1932)  เจมส์ แชดวิก (James Chadwick)  ได้ค้นพบอนุภาคอีกชนิดหนึ่ง  ไม่มีประจุไฟฟ้า  และตั้งชื่อว่า “นิวตรอน” (neutron)  นิวตรอนมีมวลมากกว่าโปรตอนเล็กน้อย  โดยมีมวลเท่ากับ 1.675 x 10–24 กรัม  และรัทเทอร์ฟอร์ดได้เสนอว่านิวตรอนเป็นอนุภาคที่อยู่ในนิวเคลียสของอะตอม  ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์พบว่าโปรตอนและนิวตรอนอัดกันแน่นอยู่ในนิวเคลียสยึดเหนี่ยวกันด้วยแรงนิวเคลียร์ (nuclear force)  และอนุภาคที่ประกอบเป็นนิวเคลียสเรียกว่า “นิวคลีออน” (nucleon)

Back to Top

อนุภาคในอะตอม

1.  อนุภาคที่ไม่เสถียร (unstable particles)  เป็นอนุภาคที่ไม่อยู่ตัว  สลายตัวได้ง่าย อนุภาคเหล่านี้เกิดจากการยิงนิวเคลียสของอะตอมด้วยอนุภาคชนิดต่าง ๆ  ตัวอย่างอนุภาคที่ไม่เสถียรได้แก่  positron , antiproton , neutrino  เป็นต้น

2.  อนุภาคที่เสถียร (stable particles)  เป็นอนุภาคที่อยู่ตัว  ไม่สลายตัว  มี  3  ชนิดคือ โปรตอน  นิวตรอน  และอิเล็กตรอน  เรียกอนุภาคทั้งสามว่า “อนุภาคมูลฐานของอะตอม”

เลขอะตอม เลขมวล และสัญลักษณ์นิวเคลียร์

1.  เลขอะตอม (Atomic number)

คือตัวเลขที่แสดงจำนวนโปรตอนของธาตุ  ใช้สัญลักษณ์ Z  นักวิทยาศาสตร์คนแรกที่หาเลขอะตอมได้คือ เฮนรี โมสลีย์  เป็นนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ  เลขอะตอมเป็นค่าเฉพาะสำหรับธาตุหนึ่ง ๆ ธาตุแต่ละชนิดมีเลขอะตอมไม่ซ้ำกัน  ดังนั้นเลขอะตอมจึงบอกชนิดของธาตุได้

2.  เลขมวล (Mass number)

คือตัวเลขที่แสดงผลรวมของจำนวนโปรตอนและจำนวนนิวตรอน  มีสัญลักษณ์ A  เลขมวลจะมีค่าใกล้เคียงกับมวลอะตอม (Atomic mass)  แต่เลขมวลเป็นเลขจำนวนเต็มเสมอ  ส่วนมวลอะตอมอาจเป็นจำนวนเต็มหรือทศนิยมก็ได้  และเลขมวลไม่เป็นค่าเฉพาะสำหรับธาตุ  ธาตุต่างชนิดกันอาจมีเลขมวลเท่ากันได้

3.  สัญลักษณ์นิวเคลียร์ (nuclear symbol)

เป็นสัญลักษณ์ที่แสดงให้ทราบว่าอะตอมของธาตุ  1  อะตอมประกอบด้วยอนุภาคมูลฐานอย่างละกี่อนุภาค  โดยเขียนสัญลักษณ์ของธาตุซึ่งแสดงเลขมวลที่มุมบนด้านซ้าย  และเขียนเลขอะตอมที่มุมล่างด้านซ้าย  เช่น

            p   =  12                    p   =  6                 p   =  8

            e^– =  12                    e^–  =  6                 e^–  =  10

            n   =  12                    n   =  6                 n   =  8

จากสัญลักษณ์นิวเคลียร์ทำให้ทราบจำนวนอนุภาคมูลฐานของอะตอม  โดยจำนวนโปรตอนดูจากเลขอะตอม  อะตอมอยู่ในสภาพที่เป็นกลางทางไฟฟ้าจึงมีจำนวนอิเล็กตรอนเท่ากับจำนวนโปรตอน  ส่วนจำนวนนิวตรอน  =  เลขมวล – เลขอะตอม 

Back to Top

ไอโซโทป ไอโซโทน และไอโซบาร์

ไอโซโทป (Isotope) 

หมายถึงอะตอมของธาตุชนิดเดียวกัน  แต่มีเลขมวลต่างกัน  หรืออะตอมของธาตุที่มีเลขอะตอมเท่ากัน  แต่มีจำนวนนิวตรอนต่างกัน

อะตอมที่มีเลขมวลหรือจำนวนโปรตอนแต่ละจำนวนเรียกว่า  1  ไอโซโทป  ตัวอย่างไอโซโทป  เช่น  ไฮโดรเจนมี  3  ไอโซโทปคือ     ,    , 

            p   =  1                      p   =  1                 p   =  1

            e^– =  1                      e^–  =  1                 e^–  =  1

            n   =  0                      n   =  1                 n   = 2

            protium (H)               deuterium (D)      tritium (T)

ไอโซโทน (Isotone)

หมายถึงอะตอมของธาตุต่างชนิดกัน  มีเลขอะตอมและเลขมวลต่างกัน  แต่มีจำนวนนิวตรอนเท่ากัน

            p   =  6                      p   =  7

            e^– =  6                      e^–  =  7

            n   =  7 *                   n   =  7 *

ไอโซบาร์ (Isobar)

หมายถึงอะตอมของธาตุต่างชนิดกัน  แต่มีเลขมวลเท่ากัน

            p   =  6                      p   =  7

            e^– =  6                      e^–  =  7

            n   =  8                      n   =  7

ตารางที่ 1 สรุปความหมายของไอโซโทป  ไอโซโทน  ไอโซบาร์

คลิกดูตัวอย่างการเขียนสัญลักษณ์นิวเคลียร์

Back to Top