อะตอม
ในสมัยนั้น เชื่อว่าสสารแต่ละชนิดประกอบด้วยอนุภาคที่มีขนาดเล็กมาก เรียกว่ากันว่า อะตอม ซึ่ง แบ่งแยกไม่ได้หรือทำให้เกิดใหม่หรือสูญหายไปไม่ได้อะตอมของธาตุเดียวกันจะมีสมบัติเหมือนกันอะตอมของธาตุต่างชนิดกันมีสมบัติต่างกันการเกิดสารประกอบเกิดจากอะตอมธาตุต่างชนิดกันมารวมตัวกันด้วยอัตราส่วน อะตอมคงที่และเป็นเลข จำนวนน้อย ดอลตันยังพบอีกว่า การเกิดปฏิกิริยาเคมีเกิดจากการที่อะตอมธาตุต่างๆมีการแลกเปลี่ยนที่อยู่ซึ่งกันและกันไม่มีการสูญหาย ไปไหนเลย เราจึงสรุปได้ว่า แบบจำลองอะตอมของดาลตัน คือ
"อะตอมที่มีขนาดเล็กมาก แบ่งแยกไม่ได้" ดังรูป
แบบจำลองอะตอมของทอมสัน
ก่อนอื่นเราต้องมาทำความรู้จักกับ รังสีแคโทด (cathode ray) ที่ทดลองได้จากการใช้หลอดแก้วที่สูบอากาศออก และมีขั้วโลหะ2อันอยู่คนละข้างคือแอโนดเป็นขั้วไฟฟ้าบวกและแคโทดเป็นขั้วไฟฟ้าลบของหลอดแก้วและต่อไปยังไฟฟ้าที่มีศักย์สูงทำให้เกิดรังสีและค้นพบอิเล็กตรอนทอมสันเป็นคนแรกพิสูจน์ว่าอิเล็กตรอนเล็กกว่าอะตอมจากการทดลองของทอมสันพบว่าอนุภาคในรังสีแคโทดมีประจุไฟฟ้าชนิดลบเพราะสังเกต จากแนวการเบนของอิเล็กตรอนในสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก
ทอมสันสรุปได้ว่ารังสีแคโทดที่ได้จากโลหะต่างชนิดกันเป็นอนุภาคชนิดเดียวกันเพราะq/mของโลหะทุกชนิดมีค่าเท่ากันนั่นเองอนุภาคนั้นก็คืออิเล็กตรอนทอมสันสามารถแยกอิเล็กตรอนออกจากอะตอมเขาจึงสรุปว่าอะตอมยังแบ่งแยกต่อไปได้อีกขึ้นภายในหลอดแก้ว ซึ่งมองเห็นได้จากจุดสว่าง เมื่อรังสีกระทบฉากเรื่องแสง ที่ใส่ไว้
เซอร์โจเซฟ จอห์น ทอมสัน ให้แนวคิดอะตอมขึ้นใหม่ ดังนี้
"อะตอมมีลักษณะเป็นรูปทรงกลมประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุบวกและมีอิเล็กตรอนซึ่งมีประจุไฟฟ้าลบอะตอมโดยปกติอยู่ในสภาพเป็นกลางทางไฟฟ้าซึ่งทำให้ทั้งสองประจุนี้มีจำนวนเท่ากันและกระจายอยู่ทั่วไปอย่างสม่ำเสมอภายในอะตอมโดยมีการจัดเรียงที่ทำให้อะตอมมีสภาพเสถียรมากที่สุด" ต่อมาภายหลังแบบจำลองนี้ถูกคัดค้านโดยการทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ด ที่ว่า เนื้ออะตอมจะไม่สม่ำเสมอ แต่จะไปอัดกันแน่นตรงบริเวณเล็กๆ ส่วนหนึ่งในอะตอมเท่านั้น (ซึ่งต่อมาเรียกว่า นิวเคลียส)
แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด
รัทเทอร์ฟอร์ด(E.Rutherford)ได้ทำการทดลองยิงอนุภาคแอลฟาเข้าไปในแผ่นทองคำเปลวบางๆอนุภาคแอลฟาเป็นอนุภาคที่มีมวลเป็นสี่เท่าของอะตอมไฮโดรเจนและมีประจุ+2eโดยมากเกิดจากการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีเช่นเรเดียมอนุภาคแอลฟาที่ใช้มีพลังงานสูงถึง7.6ล้านอิเล็กตรอนโวลต์พบว่าเมื่ออนุภาคแอลฟาวิ่งผ่านทองคำเปลวโดยมากจะทะลุไปตรงๆหรือหักเหน้อยมาก แต่ก็มีบางตัวที่หักเหจากแนวเดิมเป็นมุมใหญ่ๆ ดังรูป
ผลการทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ดสรุปได้ว่า
1. อนุภาคแอลฟาส่วนใหญ่ : ผ่านเป็นเส้นตรง แสดงว่าในอะตอมมีที่ว่าง
2. อนุภาคแอลฟาส่วนน้อย : หักเห (เลี้ยวเบน) แสดงว่าชนกับโปรตอนที่มีมวลมากอยู่ด้านข้างของอะตอม
3. อนุภาคแอลฟาบางส่วน : สะท้อนกลับมาด้านหน้าแสดงว่าชนกับโปรตอนในส่วนกลางของอะตอมที่มีมวลจำนวนมาก เรียกว่า “นิวเคลียส”
Ä นิวเคลียสมีขนาดเล็กมีมวลมากควรจะประกอบด้วยโปรตอนมากกว่าอิเล็กตรอนเพราะอิเล็กตรอนมีมวลน้อยมาก จะไม่มีผลต่อการสะท้อนกลับของอนุภาคแอลฟา
ต่อมา เจมส์ แชดวิก ได้ทำการทดลองยิงอะตอมของเบริลเลียมด้วยอนุภาคแอลฟา พบว่าจะมีอนุภาคชนิดใหม่ที่ไม่มีประจุหลุดออกมา และมวลของอนุภาคตัวใหม่นี้มีค่าใกล้เคียงกับมวลของโปรตอน จึงเรียกอนุภาคชิดใหม่ว่า “ นิวตรอน ” ดังรูป
รัทเทอร์ฟอร์ดจึงสรุปแบบจำลองอะตอมไว้ว่า“อะตอมมีลักษณะทรงกลมประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอนรวมตัวกันเป็นนิวเคลียสอยู่ตรงกลาง และมีอิเล็กตรอนซึ่งมีจำนวนเท่ากับโปรตอนที่อยู่ในนิวเคลียสวิ่งอยู่รอบ ๆ นิวเคลียส ” แต่ แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด แบบจำลองอะตอมนี้ไม่ได้สามารถอธิบายว่าอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียสเคลื่อนที่อยู่ในลักษณะใด
ตอนนี้เราก็พบอนุภาค ภายในอะตอมแล้ว 3 ชนิด
อะตอมประกอบด้วยอนุภาคที่สำคัญ3ชนิด คือ โปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน และเรียกอนุภาคทั้ง 3 นี้ว่า“ อนุภาคมูลฐานของอะตอม ”
แบบจำลองอะตอมของนิลส์ โบร์
นีลส์ โบร์ จึงได้เสนอแบบจำลองอะตอม โดยอาศัยทฤษฎีของพลังค์และอัลเบิร์ตไอน์สไตน์ ที่เกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานกับความถี่ของคลื่น ( ควอนตัม ) รวมทั้งความรู้เรื่องของเส้นสเปกตรัม
เรื่องเส้นสเปกตรัม
1. เมื่ออิเล็กตรอนได้รับพลังงาน จึงขึ้นไปอยู่ในระดับพลังงานที่สูงขึ้น ทำให้อะตอมไม่เสถียร อิเล็กตรอนจึงคาย พลังงานเท่ากับพลังงานที่ได้รับเข้าไปพลัง งานส่วนใหญ่ที่คายออกอยู่ในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ปรากฏเป็นเส้น สเปกตรัม
2. การเปลี่ยนระดับพลังงานของอิเล็กตรอน อาจมีการเปลี่ยนข้ามขั้นได้
3. อิเล็กตรอนในระดับพลังงานต่ำจะอยู่ใกล้นิวเคลียส
4. ระดับพลังงาต่ำอยู่ห่างกันมากกว่าระดับพลังงานสูง ระดับพลังงานยิ่งสูงขึ้นจะยิ่งอยู่ชิดกันมากขึ้น
2. การเปลี่ยนระดับพลังงานของอิเล็กตรอน อาจมีการเปลี่ยนข้ามขั้นได้
3. อิเล็กตรอนในระดับพลังงานต่ำจะอยู่ใกล้นิวเคลียส
4. ระดับพลังงาต่ำอยู่ห่างกันมากกว่าระดับพลังงานสูง ระดับพลังงานยิ่งสูงขึ้นจะยิ่งอยู่ชิดกันมากขึ้น
สรุปแบบจำลองอะตอมของ นีลส์ โบร์
1. อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสเป็นชั้นๆตามระดับพลังงาน และแต่ละชั้นจะมีพลังงานเป็นค่าเฉพาะตัว 2. อิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้นิวเคลียสมากที่สุดจะเรียกว่าระดับพลังงานต่ำสุดยิ่งอยู่ห่างจากนิวเคลียสมากขึ้นระดับพลังงานจะยิ่งสูงขึ้น 3. อิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้นิวเคลียสมากที่สุดจะเรียกระดับพลังงาน n = 1ระดับพลังงานถัดไปเรียกระดับพลังงาน n =2 , n = 3,…….ตามลำดับ หรือเรียกเป็นชั้น K , L , M ,N ,O , P , Q ....
แบบจำลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก
จากแบบจำลองอะตอมของโบร์ ไม่สามารถอธิบายสมบัติบางอย่างของธาตุที่มีหลายอิเล็กตรอนได้จึงมีการศึกษาเพิ่มเติมและเชื่อว่า อิเล็กตรอนมีสมบัติเป็นได้ทั้ง คลื่นและอนุภาคการศึกษาเพิ่มเติมและเชื่อว่า อิเล็กตรอนมีสมบัติเป็นได้ทั้ง คลื่นและอนุภาคสรุปแบบจำลองอะตอมแบบกลุ่มหมอกแบบจำลองนี้เชื่อว่า
1. อิเล็กตรอนไม่ได้เคลื่อนที่เป็นวงกลม แต่เคลื่อนที่ไปรอบๆนิวเคลียส เป็นรูปทรงต่างๆตามระดับพลังงาน
2. ไม่สามารถบอกตำแหน่งที่แน่นอนของอิเล็กตรอนได้เนื่องจากอิเล็กตรอนมีขนาดเล็กมาก และเคลื่อนที่รวดเร็วตลอดเวลาไปทั่วทั้งอะตอม
3. อะตอมประกอบด้วยกลุ่มหมอกของอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียส บริเวณที่มีหมอกทึบแสดงว่ามีโอกาสพบอิเล็กตรอนได้มากกว่าบริเวณที่มีหมอกจาง ดังรูปที่แสดงไว้
ความคิดเห็น
แสดงความคิดเห็น