แบบจำลองอะตอมของจอร์น ดอลตัน
ในปี พ.ศ. 2346 (ค.ศ. 1803) จอห์น ดอลตัน (John Dalton) นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษได้เสนอทฤษฎีอะตอม
เพื่อใช้อธิบายเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของสารก่อนและหลังทำปฏิกิริยา รวมทั้งอัตราส่วนโดยมวลของธาตุที่รวมกันเป็นสารประกอบ ซึ่งสรุปได้ดังนี้
1. ธาตุประกอบด้วยอนุภาคเล็กๆหลายอนุภาคเรียกอนุภาคเหล่านี้ว่า “อะตอม” ซึ่งแบ่งแยกและทำให้สูญหายไม่ได้
2. อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันมีสมบัติเหมือนกัน แต่จะมีสมบัติ แตกต่างจากอะตอมของธาตุอื่น
3. สารประกอบเกิดจากอะตอมของธาตุมากกว่าหนึ่งชนิดทำปฏิกิริยา เคมีกันในอัตราส่วนที่เป็นเลขลงตัวน้อยๆ
จอห์น ดอลตัน ชาวอังกฤษ เสนอทฤษฎีอะตอมของดอลตัน
– อะตอมเป็นอนุภาคที่เล็กที่สุด แบ่งแยกอีกไม่ได้
– อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันมีสมบัติเหมือนกัน
-อะตอมต้องเกิดจากสารประกอบเกิดจากอะตอม
ของธาตุตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปมารวมตัวกันทางเคมี
ทฤษฎีอะตอมของดอลตันใช้อธิบายลักษณะและสมบัติของอะตอมได้เพียงระดับหนึ่ง แต่ต่อมานักวิทยาศาสตร์ค้นพบข้อมูล
บางประการที่ไม่สอดคล้องกับทฤษฎีอะตอมของ ดอลตัน เช่น พบว่าอะตอมของธาตุชนิดเดียวกันอาจมีมวลแตกต่างกันได้
ลักษณะแบบจำลองอะตอมของดอลตัน
ทรงกลมตันมีขนาดเล็กที่สุดซึ้งแบ่งแยกอีกไม่ได้
แบบจำลองอะตอมของทอมสัน
ในปลายคริสต์ศตวรรษที่ 19 ได้มีการค้นพบรังสีชนิดหนึ่ง ซึ่งเรียกว่า รังสีแคโทด (cathode ray) ที่ได้จากการทดลองของนักวิทยาศาสตร์ชื่อ Julius Plicker ซึ่งใช้หลอดแก้วที่สูบอากาศออก และมีอิเล็กโตรด 2 อันอยู่คนละข้าง (แอโนดเป็นขั้วไฟฟ้าบวก และแคโทดเป็นขั้วไฟฟ้าลบ) ของหลอดแก้ว และต่อไปยังไฟฟ้าที่มีศักย์สูง ทำให้เกิดรังสีขึ้นภายในหลอดแก้ว เรียกว่า รังสีแคโทด
แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด
ในปี ค.ศ.1909 รัทเทอร์ฟอร์ด ได้ทำการทดลองร่วมกับฮันส์ไกเกอร์และเออร์เนสต์ มาร์เดน เพื่อศึกษาว่าถ้ายิงอนุภาคแอลฟาที่เกิดจากการสลายตัวของสารกัมมันตรังสีและอนุภาคที่มีประจุบวกไปยังแผ่นทองคำบาง ๆ จะได้ผลอย่างไร โดยก่อนการทดลองรัทเทอร์ฟอร์ดได้ใช้แบบจำลองอะตอมของทอมสันคาดคะเนผลการทดลองคืออะตอมของแผ่นทองคำมีโปรตอนกระจายอยู่ทั่วไปในอะตอม ดังนั้นเมื่อยิงอนุภาคแอลฟาเข้าใกล้กับโปรตอนของแผ่นทองคำซึ่งมีประจุบวกเหมือนกันจะผลักกันการเคลื่อนที่ ของอนุภาคแอลฟาน่าจะเบนไปจากแนวเดิมเป็นส่วนมาก มีส่วนน้อยที่เคลื่อนที่เป็นเส้นตรง แต่ไม่มีอนุภาคแอลฟาสะท้อน กลับมา
ผลการทดลอง
อนุภาคแอลฟาส่วนใหญ่จะเดินทางเป็นเส้นตรง ส่วนน้อยจะมีการเบี่ยงเบนทิศทาง และนาน ๆ ครั้งจะมีการสะท้อนกลับอย่างแรง
อนุภาคแอลฟาส่วนใหญ่จะเดินทางเป็นเส้นตรง ส่วนน้อยจะมีการเบี่ยงเบนทิศทาง และนาน ๆ ครั้งจะมีการสะท้อนกลับอย่างแรง
สรุปผลการทดลอง
– ส่วนใหญ่จะเดินทางเป็นเส้นตรง แสดงได้ว่าภายในอะตอมจะต้องมีที่ว่างมากมาย
– ส่วนน้อยจะมีการเบี่ยงเบนทิศทาง แสดงว่าภายในต้องมีอนุภาคที่เป็นบวกอยู่แต่มีขนาดเล็กนิดเดียว
– นาน ๆ ครั้งจะมีการสะท้อนกลับอย่างแรง แสดงว่าต้องมีอนุภาคที่มีมวลมากแต่มีขนาดเล็กรวมกันเป็นกลุ่มอยู่ภายในอะตอม
– ส่วนใหญ่จะเดินทางเป็นเส้นตรง แสดงได้ว่าภายในอะตอมจะต้องมีที่ว่างมากมาย
– ส่วนน้อยจะมีการเบี่ยงเบนทิศทาง แสดงว่าภายในต้องมีอนุภาคที่เป็นบวกอยู่แต่มีขนาดเล็กนิดเดียว
– นาน ๆ ครั้งจะมีการสะท้อนกลับอย่างแรง แสดงว่าต้องมีอนุภาคที่มีมวลมากแต่มีขนาดเล็กรวมกันเป็นกลุ่มอยู่ภายในอะตอม
อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีโปรตอนรวมกันอยู่ตรงกลาง นิวเคลียสมีขนาดเล็ก แต่มีมวลมากและมีประจุเป็นบวก ส่วนอิเล็กตรอนซึ่งมีประจุเป็นลบ และมีมวลน้อยมาก จะวิ่งอยู่รอบนิวเคลียสเป็นบริเวณกว้าง
แบบจำลองอะตอมของโบร์
โบร์ได้ศึกษาแบบจำลองอะตอมขึ้นมาโดยนำแบบจำลองอะตอมของรัทฟอร์ดมาแก้ไข เขาศึกษาสเปกตรัมการเปล่งแสงของธาตุ โดยบรรจุแก๊สไฮโดรเจนในหลอดปล่อยประจุ จากนั้นให้พลังงานเข้าไป
ผลการทดลอง อิเล็กตรอนเคลื่อนจากขั้วบวกไปขั้วลบชนกับแก๊สไฮโดรเจน จากนั้นเปล่งแสงออกมาผ่านปริซึมทำให้เราเห็นเป็นเส้นสเปกตรัมสีต่าง ๆ ตกบนฉากรับภาพ
สรุปผลการทดลอง การเปล่งแสงของธาตุไฮโดรเจน เกิดจากอิเล็กตรอนเปลี่ยนระดับพลังงานจากวงโคจรสูงไปสู่วงโคจรต่ำ พร้อมทั้งคายพลังงานในรูปแสงสีต่าง ๆ
สรุปแบบจำลองอะตอมของโบร์1. อิเลคตรอนจะอยู่กันเป็นชั้น ๆ แต่ละชั้นเรียกว่า “ระดับพลังงาน”
2. อิเลคตรอนที่อยู่ในระดับพลังงานวงนอกสุดเรียกว่า เวเลนซ์อิเลคตรอน (Valent electron)จะเป็นอิเลคตรอน
ที่เกิดปฏิกิริยาต่าง ๆ ได้
3. อิเลคตรอนที่อยู่ในระดับพลังงานวงในอยู่ใกล้นิวเคลียส จะเสถียรมากเพราะประจุบวกจากนิวเคลียสดึงดูด
ไว้อย่างดี ส่วนอิเลคตรอนระดับพลังงานวงนอจะไม่เสถียรเพราะนิวเคลียสส่งแรงไปดึงดูดได้น้อยมาก
4. ระดับการพลังงานวงในจะอยู่ห่างกันมาก ส่วนระดับพลังงานวงนอกจะอยู่ชิดกันมาก
5. การเปลี่ยนระดับพลังงานของอิเลคตรอน ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนในระดับถัดกัน อาจเปลี่ยนข้ามระดับ
พลังงานกันก็ได้
แบบจำลองอะตอมของกลุ่มหมอก
จากแบบจำลองอะตอมของโบร์ ไม่สามารถอธิบายสมบัติบางอย่างของธาตุที่มีหลายอิเล็กตรอนได้จึงมีการศึกษาเพิ่มเติมและเชื่อว่า อิเล็กตรอนมีสมบัติเป็นได้ทั้ง คลื่นและอนุภาคการศึกษาเพิ่มเติมและเชื่อว่า อิเล็กตรอนมีสมบัติเป็นได้ทั้ง คลื่นและอนุภาค
สรุปแบบจำลองอะตอมแบบกลุ่มหมอกแบบจำลองนี้เชื่อว่า
1. อิเล็กตรอนไม่ได้เคลื่อนที่เป็นวงกลม แต่เคลื่อนที่ไปรอบๆนิวเคลียส
เป็นรูปทรงต่างๆตามระดับพลังงาน
2. ไม่สามารถบอกตำแหน่งที่แน่นอนของอิเล็กตรอนไ้ด้ เนื่องจากอิเล็กตรอนมีขนาดเล็กมาก
และเคลื่อนที่รวดเร็วตลอดเวลาไปทั่วทั้งอะตอม
3. อะตอมประกอบด้วยกลุ่มหมอกของอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียส บริเวณที่มีหมอกทึบ
แสดงว่ามีโอกาสพบอิเล็กตรอนได้มากกว่าบริเวณที่มีหมอกจาง
เา่รเรา่เ
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น