+ All Categories

Atom 3

Date post: 27-Jun-2015
Category:
Upload: saipanya-school
View: 308 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
Popular Tags:
30
อออออออออออออออออ 3 1
Transcript
Page 1: Atom 3

1

อะตอมและตารางธาต� 3

Page 2: Atom 3

ข้ อสร�ปแบบจำ�าลองอะตอมข้องโบร�

1. อ�เล�กตรอนที่��อยู่��ในอะตอมใดๆ จำะเคล%�อนที่��ในต�าแหน�งที่��แน�นอนรอบน�วเคล�ยู่สเป(นวงโคจำรคล ายู่ระบบส�ร�ยู่จำ)กรวาล ระยู่ะระหว�างอ�เล�กตรอนก)บน�วเคล�ยู่สม�ค�าคงที่��2. อ�เล�กตรอนที่��อยู่��ในต�าแหน�งคงที่�� จำะไม�แผ่�ร)งส�พล)งงาน แต�ถ้ าอ�เล�กรอนเคล%�อนที่��จำากระด)บพล)งงานส�งมายู่)งที่��ระด)บพล)งงานต��า จำะแผ่�ร)งส�พล)งงาน ซึ่/�งม�ค�าเที่�าก)บผ่ลต�างระหว�างระด)บพล)งงานที่)0งสอง

Page 3: Atom 3

ข้ อสร�ปแบบจำ�าลองอะตอมข้องโบร�

3. อ�เล�กตรอนที่��อยู่��ในระด)บพล)งงานส�งกว�า จำะอยู่��ห�างจำาก น�วเคล�ยู่สมากกว�าอ�เล�กตรอนที่��ม�ระด)บพล)งงานต��า4. ส��งที่��ที่�าให อ�เล�กตรอนหม�นรอบน�วเคล�ยู่ส ค%อ ค�าโมเมนต)มเชิ�งม�ม ( mvr)**ข้องอ�เล�กตรอน

Page 4: Atom 3

ข้ อด�ข้องแบบจำ�าลองอะตอมข้องโบร�ใชิ อธ�บายู่พฤต�กรรมอะตอมที่��ม�

อ�เล�กตรอนหน/�งอ�เล�กตรอน เชิ�น H He+ Li2+ ได ด�ข้ อบกพร�องข้องแบบจำ�าลอง

อะตอมข้องโบร�ไม�สามารถ้ใชิ อธ�บายู่พฤต�กรรมอะตอมที่��ม�อ�เล�กตรอนหลายู่อ�เล�กตรอนได

ข้ อเที่�จำจำร�งไม�สามารถ้ระบ�ต�าแหน�งที่างเด�นข้องอะตอมที่��แน�นอนได

อธ�บายู่การเคล%�อนที่��ข้องอ�เล�กตรอนในระด)บ 2 ม�ต�เที่�าน)0น

Page 5: Atom 3

แบบจำ�าลองอะตอมแบบกล��มหมอก

Page 6: Atom 3

สมม�ต�ฐานข้อง เดอ บรอยู่ล�(de Broglie)สสารที่�กชิน�ด ไม�ว�าข้นาดเล�กหร%อข้นาด

ใหญ่�ม�สมบ)ต�เป(นที่)0งคล%�นและอน�ภาคต)วเอง เชิ�นเด�ยู่วก)บแสง ที่��ม�สมบ)ต�ที่)0งสองอยู่�างน�0สารสามารถ้แสดงสมบ)ต�เป(นคล%�นที่��ม�ระด)บ

พล)งงานเป(นชิ�วงๆ สามารถ้เก�ดการส)�นด วยู่ ความถ้��บางค�าเที่�าน)0นในล)กษณะคล%�นน��ง แนวความค�ดข้องเดอ บรอยู่ล� น�าไปอธ�บายู่สมบ)ต�

ข้องอ�เล�กตรอนในที่ฤษฎี�ข้องโบร�ด วยู่ว�า การที่��อ�เล�กตรอนเคล%�อนที่��รอบน�วเคล�ยู่สในวงโคจำรที่��

เสถ้�ยู่รน)0น ถ้ าพ�จำารณาแง�ความเป(นคล%�นแล วหมายู่ความว�าอ�เล�กตรอนม�สมบ)ต�เป(นคล%�นน��งเที่�าน)0น

Page 7: Atom 3

เปรี�ยบเที�ยบการีเคลื่� อนที� ของอ�เลื่�กตรีอนในลื่�กษณะคลื่� นน� ง

Page 8: Atom 3

หล)กความไม�แน�นอนข้องไฮ เซึ่นเบ�ร�ก ( Heisenberg)

อ�เล�กตรอนเป(นอน�ภาคที่��ม�ข้นาดเล�กมากและ เคล%�อนที่��ด วยู่ความเร�วส�ง ด)งน)0นการหา

ต�าแหน�งและความเร�วที่��แน�นอนข้อง อ�เล�กตรอน จำ/งกระที่�าได ยู่ากหร%อหาความถ้�ก

ต องแน�นอนไม�ได จำ/งสร�ปเป(นหล)กความไม�แน�นอนไว ว�า “เราไม�สามารถ้ที่��จำะที่ราบต�าแหน�งหร%อ

ความเร�วหร%อโมเมนต)มข้องอ�เล�กตรอนที่��แน�นอนที่)0งสองอยู่�างในเวลาเด�ยู่วก)นได ”

Page 9: Atom 3

ที่ฤษฎี�ควอนต)ม• ค.ศ. 1900 พล)งค� ( Max Planck) เสนอ

ความค�ดว�า พล)งงานข้องร)งส�แม�เหล�ก ไฟฟ<าที่��เปล�งออกมาม�ล)กษณะเป(นกล��มๆ

เร�ยู่กกล��มเหล�าน�0ว�า ควอนต)มพล)งงาน ซึ่/�งเป(นปร�มาณพล)งงานที่��น อยู่ที่��ส�ดค�าหน/�งที่��

อ�เล�กตรอนด�ดกล%นหร%อคายู่ออกมา พล)งงานข้องแสงชิน�ดต�างๆ ข้/0นอยู่��ก)บ

ความถ้��ข้องแสงน)0น• ที่ฤษฎี�ควอนต)มจำ/งสามารถ้ใชิ อธ�บายู่ถ้/ง

การกระจำายู่ข้องอ�เล�กตรอนในอะตอมต�างๆได

Page 10: Atom 3

ค.ศ. 1905 อ)ลเบ�ร�ต ไอน�สไตน� ( Albert Einstein) อธ�บายู่ปรากฏการณ�โฟโตอ�เล�กตรอน (photoelectron) ได ถ้�กต อง และเสนอว�า แสง ควรม�สมบ)ต�เป(น อน�ภาค ได ด วยู่ เร�ยู่กว�า โฟตอน (photon) และใชิ ที่ฤษฎี�ข้องพล)งค�ก�าหนดค�าพล)งงานข้องโฟตอนน)0น

อน�ภาคแสง 1 โฟตอน ที่��ม�ความถ้�� จำะม�พล)งงานหาได ด)งน�0

E = h

ค�าพล)งงานน�0ค�ดเป(น 1 ควอนต)ม

Page 11: Atom 3

จำากการยู่อมร)บว�าอ�เล�กตรอนม�สมบ)ต�เป(นที่)0งคล%�นและอน�ภาค และการที่��จำะระบ�ต�าแหน�งที่��แน�นอนข้องอ�เล�กตรอนน)0นที่�าได ยู่ากมาก แต�ในที่างปฏ�บ)ต�สามารถ้ค�านวณหาโอกาสที่��จำะพบอ�เล�กตรอนใบร�เวณใดบร�เวณหน/�งๆในล)กษณะข้องคล%�นน��ง(standing wave) หร%อกล�าวอ�กน)ยู่หน/�งค%อบร�เวณที่��ม�ความหนาแน�นข้องอ�เล�กตรอน (electron density) ได

Page 12: Atom 3

สมการชิโรด�งเงอร�(SCHRODINGER

EQUATION) เออร�ว�น ชิโรด�งเงอร� ( Erwin Schrodinger ) ได ศ/กษาพฤต�กรรมองอ�เล�กตรอนในล)กษณะคล%�น และได เสนอ สมการคล%�น (wave function) เร�ยู่กว�า สมการชิโรด�งเงอร� เพ%�อค�านวณหาโอกาสที่��จำะพบอ�เล�กตรอนในระด)บพล)งงานต�างๆ ซึ่/�งสามารถ้ใชิ อธ�บายู่เส นสเปกตร)มข้องธาต�ได ถ้�กต องมากกว�า

Page 13: Atom 3

แบบจำ�าลองอะตอมแบบกล��มหมอก

อะตอมปรีะกอบด้�วยกลื่��มหมอกของอ�เลื่�กตรีอน

รีอบน�วเคลื่�ยสบรี�เวณที� กลื่��มหมอกที"บแสด้งว�าม�โอกาสจะพบอ�เลื่�กตรีอนได้�มาก

13

Page 14: Atom 3

• ป>จำจำ�บ)นโครงสร างอะตอมแบบกล��มหมอกสามารถ้ใชิ อธ�บายู่สมบ)ต�ต�างๆข้องอะตอมได อยู่�างกว างข้วาง

น)กเร�ยู่นค�ดว�าแบบจำ�าลอง

อะตอมจำะม�โอกาสพ)ฒนาอ�กต�อไป

หร%อไม� ??

Page 15: Atom 3

From the time of Dalton to Schrodinger

Dalton (1830) Thomson(

1904)Rutherford(1911)

Bohr(1913)

Schrodinger(1926)

Time line of Atom

Page 16: Atom 3

ร�ปร�างข้องออร�บ�ที่)ลอะตอม (SHAPES OF ATOMIC ORBITALS)

• ในแง�ข้องกลศาสตร�ควอนต)ม(Quantum mechanics) หร%อ กลศาสตร�คล%�น ( wave mechanic) เราเร�ยู่กบร�เวณที่��ม�โอกาสพบอ�เล�กตรอนหร%อบร�เวณที่��ม�ความหนาแน�นข้องอ�เล�กตรอน ว�า ออร�บ�ที่)ล( Orbital) หร%อ ออร�บ�ที่)ลอะตอม ( atomic orbital) และตามสมม�ต�ฐานข้องโบร�น)0น อ�เล�กตรอนในแต�ละระด)บพล)งานหน/�งๆ ประกอบด วยู่ระด)บพล)งงานยู่�อยู่ (subenergy levels) ซึ่/�งเป(นบร�เวณที่��พบอ�เล�กตรอนเคล%�อนที่��เป(นร�ปต�างๆรอบน�วเคล�ยู่ส

Page 17: Atom 3

อาณาเข้ตที่��จำะพบอ�เล�กตรอนใน 3 ม�ต� ม�ชิ%�อและร�ปร�างที่��แตกต�างก)น ด)งน�0

1. ออร�บ�ที่)ล s ( s- orbital)การกระจำายู่ข้องอ�เล�กตรอนไม�ข้/0นก)บที่�ศที่าง เคล%�อนที่��เป(นที่รงกลมรอบน�วเคล�ยู่สผ่�านแกนที่)0งสาม ( X,Y,Z) อยู่�างเที่�าเที่�ยู่มก)น

http://chem4three.blogspot.com/

Page 18: Atom 3

2. ออร�บ�ที่)ล p ( p- orbital)ออร�บ�ที่)ล p ม� 3 ออร�บ�ที่)ล ล)กษณะเป(น

พ�(lobe) สองพ�อยู่��คนละด านก)บน�วเคล�ยู่ส ตามแนวแกน X , Y และ Z บางคร)0งเร�ยู่กว�าม�ร�ปร�างแบบด)มเบล(dumbbell shaped) อ�เล�กตรอนจำะเคล%�อนที่��อยู่��ในพ�ที่)0งสองเป(นเวลาเที่�าๆก)น และตรงบร�เวณน�วเคล�ยู่สโอกาสที่��จำะพบอ�เล�กตรอนเป(นศ�นยู่�

ที่��ระด)บพล)งงานเด�ยู่วก)น px ,py ,pz ออร�บ�ที่)ลที่)0งสามจำะม�พล)งงานเที่�าก)น

Page 19: Atom 3

3. ออร�บ�ที่)ล d ( d- orbital)

อ�เล�กตรอนในออร�บ�ที่)ล d ม�ความซึ่)บซึ่ อนมากข้/0น ม� 5 ออร�บ�ที่)ล แต�ละออร�บ�ที่)ลม�ร�ปร�างและการจำ)ดต)วในที่��ว�าง 3 ม�ต�ในที่�ศที่างต�างก)น จำ/งม�ชิ%�อเร�ยู่กตามการจำ)ดต)วในที่��ว�าง 3 ม�ต� ค%อ dxy , dyz , dxz , ซึ่/�งม� 4 พ�อยู่��ตรงก)นข้ ามก)นโดยู่ม�น�วเคล�ยู่สอยู่��ตรงจำ�ดก/�งกลางระหว�างพ� และ ม�พ� 2 พ�อยู่��บนแกน z ม�วงแหวนบนระนาบ xy

22 yxd

2zd

Page 20: Atom 3

ร�ปร�างออร�บ�ที่)ล d ( d- orbital)

Page 21: Atom 3

4. ออร�บ�ที่)ล f ( f- orbital)

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:F_orbitals.png

Page 22: Atom 3

เลข้ควอนต)น (Quantum number)

จำากกฏเกณฑ์�ที่างคณ�ตศาสตร�ในการแก สมการชิโรด�งเงอร� เพ%�อหาพล)งงานและบร�เวณที่��จำะพบอ�เล�กตรอนในสามม�ต� จำะม�ต)วเลข้จำ�านวนเต�มสามชิน�ดเข้ ามาเก��ยู่วข้ อง ค%อ n , l และ ml

ต)วเลข้ด)งกล�าวน�0 เร�ยู่กว�า เลข้ควอนต)ม ซึ่/�งม�ความส)มพ)นธ�ก)นอยู่�างต�อเน%�อง แต�ละชิ�ดข้องเลข้ควอนต)ม ใชิ บ�งบอกระด)บพล)งงาน ข้นาด ร�ปร�าง และที่�ศที่างข้องออร�บ�ที่)ลอะตอม

Page 23: Atom 3

1. เลข้ควอนต)มหล)ก (The principle quantum number , n )n เป(นต)วเลข้จำ�านวนเต�มม�ค�าต)0งแต� 1,2,3…. ค�า

ข้อง n บอกให ที่ราบระยู่ะห�างข้องอ�เล�กตรอนก)บน�วเคล�ยู่ส อยู่�างหยู่าบๆ ค%อ ถ้ า n ยู่��งส�งโอกาสที่��จำะพบอ�เล�กตรอนยู่��งห�างจำากน�วเคล�ยู่สมากข้/0นในอะตอมที่��ม�อ�เล�กตรอนมากกว�าหน/�งอ�เล�กตรอน อาจำม�อ�เล�กตรอนหน/�งหร%อมากกว�าหน/�งต)วที่��ม�ค�า n เด�ยู่วก)น เร�ยู่กว�า ชิ)0นอ�เล�กตรอน (electron sheel) โดยู่แต�ละชิ)0นม�จำ�านวนอ�เล�กตรอนเข้ าอยู่��ได จำ�านวน 2n2 ซึ่/�งชิ)0นอ�เล�กตรอนก�ค%อระด)บพล)งงาน K ,L,M,N…..ตามแบบจำ�าลองอะตอมข้องโบร� ที่��ม�ค�า n = 1,2,3,4…..ตามล�าด)บ

Page 24: Atom 3

2. เลข้ควอนต)มโมเมนต)มเชิ�งม�ม (The angular momentum quantum number ,l)

l เป(นเลข้จำ�านวนเต�มม�ค�า = 0,1,2,3…..(n-1) เป(นต)วเลข้ที่��ใชิ บอกจำ�านวนชิ)0นยู่�อยู่ในระด)บพล)งงานหล)ก(n) หร%อร�ปร�างข้องออร�บ�ที่)ลน)�นเอง

ต)วเลข้ค�า n ในชิ)0นหน/�งๆ เป(นต)วจำ�าก)ดชิ)0น ยู่�อยู่ที่��เป(นไปได ในชิ)0นน)0น น)�นค%อ ค�า l

ส�งส�ด ม�ค�าเที่�าก)บ n-1 ค�า n = 1 ค�า l = 0 ค�า n = 2 ค�า l = 0 , 1 ค�า n = 3 ค�า l = 0 , 1 , 2

ค�า n = 4 ค�า l = 0 , 1 , 2 , 3

ที่�� n= 1 ม� l = 0 เพ�ยู่งค�าเด�ยู่วแสดงว�าม�ร�ปร�างออร�บ�ที่)ลที่��เป(นไปได เพ�ยู่ง 1 แบบ

Page 25: Atom 3

ส�าหร)บค�า l ต�างๆ ใชิ ส)ญ่ล)กษณ�แที่นชิ)0นยู่�อยู่ด)งน�0 ค�า l ชิ)0นยู่�อยู่(subsheel)

0 s1 p2 d3 f

ความหมายู่ข้องค�า l และต)วอ)กษรที่��ใชิ แที่นถ้ าชิ)0นยู่�อยู่ที่��ม�ค�า l = 1 เร�ยู่กว�า ชิ)0น

ยู่�อยู่ p ( p subshell) และออร�บ�ที่)ลที่��พบในชิ)0นยู่�อยู่น�0เร�ยู่กว�า p - orbital

ส)ญ่ล)กษณ�ต�างๆเหล�าน�0ได มาจำากชิ%�อข้องเส นสเปกตร)มที่��ปล�อยู่ออกมา ค%อ sharp , principle , diffuse และ fundamental

Page 26: Atom 3

3. เลข้ควอนต)มแม�เหล�ก (Magnetic quantum number , ml) เลข้ควอนต)มแม�เหล�ก ml ม�ค�า ต)0งแต� +l , 0 , -l บอกให ที่ราบการจำ)ดที่�ศที่างหร%อต�าแหน�งข้องออร�บ�ที่)ลชิน�ดเด�ยู่วก)นในระด)บพล)งงานยู่�อยู่เด�ยู่วก)น

ว�าม�ได ก��แบบ ค�าข้อง ml จำ/งข้/0นอยู่��ก)บค�าข้อง l ค%อ ม�ค�าเป(น 2l+1 ค�า

ถ้ า l = 0 ml = 0 แสดงว�า ml ม�เพ�ยู่งค�าเด�ยู่ว ค%อ 0

ถ้ า l = 1

ml = 3 แสดงว�า ml ม� 3 ค�า ค%อ+1,0,-1

ถ้ า l = 2

ml = 5 แสดงว�า ml ม� 5 ค�า ค%อ………..

ถ้ า l = 3

ml = …. แสดงว�า ml …… ม� ค�า ค%อ……

s - orbital

p - orbital

d - orbital

f - orbital

Page 27: Atom 3

4. เลข้ควอนต)มสปAน (Spin quantum number , s)

เน%�องจำากอ�เล�กตรอนเป(นอน�ภาคที่��ม�ประจำ�ไฟฟ<าม�พฤต�กรรมคล ายู่แที่�งแม�เหล�ก

แที่�งเล�กๆ ม�การหม�นรอบน�วเคล�ยู่สและม� การหม�นรอบต)วเองด วยู่ การหม�นน�0ที่�าให

ประจำ�ลบข้องอ�เล�กตรอนเหน��ยู่วน�าให เก�ด สนามแม�เหล�กข้/0น การหม�นเก�ดได 2 แบบ

ค%อ หม�นตามเข้�มนาฬิ�กา( ) หร%อเร�ยู่กว�าหม�นข้/0น(spin up) อ�เล�กตรอนอ�กต)วหน/�งจำะหม�นที่วนเข้�มนาฬิ�กา ( ) หร%อหม�นลง (spin down) ที่)0งน�0เพ%�อห)กล างก)นที่�าให ออร�บ�ที่)ลม�พล)งงานต��าส�ด

1

2+

1

2-

Page 28: Atom 3

อ�เล�กตรอนที่��ม�สปAน

ที� มา p.65 โครีงการีต)ารีา สอวน.เคม�

Page 29: Atom 3
Page 30: Atom 3

Recommended