1

แบบทดสอบกอนเรยน

อนภาคมลฐาน เลขอะตอม เลขมวลและไอโซโทป 1. เมอเราตงสมตฐานวาอะตอมประกอบดวยนวเคลยสทมขนาดเลกและมประจเปนบวก เพราะเหตใด

ก. เพราะโลหะน าไฟฟาไดด ข. ใหอเลกตรอนอสระกบโลหะ ค. ในแมสสเปกโตรกราฟมไอออนบวกเกดขน ง. อนภาคแอลฟาบางสวนเมอชนแผนโลหะบางๆจะเบยงเบนไปจากแนวเสนตรง

2. ในการเผาสารประกอบของโซเดยมเพอดสเปกตรมของโซเดยมนนพลงงานจากเปลวไฟท าหนาทอะไร ก. ท าใหแถบสแยกเปนเสนทมความถตางๆกนบนสเปกตรม ข. ท าใหเกดแถบสมวงคราม น าเงน เขยว เหลอง สม แดง ตดตอกน ค. ท าใหอเลกตรอนในระดบพลงงานสงๆ คายพลงงานปรากฏเปนเสนสเปกตรม ง. ท าใหเกดโซเดยมไอออนและท าใหอเลกตรอนในระดบพลงงานต าๆของโซเดยมอะตอมมพลงงานสงขน 3. ขอใดอธบายทศทางการเคลอนทของอนภาคไดถกตองเมอยงอนภาคบวกไปยงแผนโลหะบางๆ ก. ข. ค. ง.

2

4. ยงอเลกตรอนไปยงเปา ปรากฏวาอเลกตรอนเบยงเบนไปจากเสนทางเดมแสดงวาอยางไร ก. อเลกตรอนวงไปกระทบนวเคลยส ข. อเลกตรอนวงไปกระทบผวของอะตอม ค. อเลกตรอนวงผานไปในอากาศทวางเปลา ง. อเลกตรอนวงผานนวเคลยสกบอนภาคทวงรอบๆนวเคลยส

5. การแปลความหมายของสญลกษณนวเคลยรของ 22688Ra ซงเปนไอโซโทปชนดหนงของธาตเรเดยม ขอใดถกตอง

ก. มเลขมวล 88 ข. มนวตรอน 138 ค. มโปรตอน 226 ง. มเลขอะตอม 226

6. ไอโซโทปของธาตหนงๆ จะมจ านวนอนภาคชนดใดตอไปนเทากน ก. โปรตอนและนวตรอน ข. โปรตอนและอเลกตรอน ค. เลขมวลและเลขอะตอม ง. อเลกตรอนและนวตรอน

7. อะตอมของธาตชนดหนงมเลขมวล 23 ณ ภาวะทเปนกลาง มอเลกตรอน 11ควรมอนภาคมลฐานตามขอใด ก. โปรตอน 23 อเลกตรอน 23 นวตรอน 11 ข. โปรตอน 12 อเลกตรอน 12 นวตรอน 11 ค. โปรตอน 11 อเลกตรอน 11 นวตรอน 23 ง. โปรตอน 11 อเลกตรอน 11 นวตรอน 12

8. การเขยนสญลกษณนวเคลยรดงน 6329 Cu และ 6529Cu ขอความใดบางทไมถกตองเกยวกบสญลกษณนวเคลยร ก. ทราบวา Cu เปนธาตทมไอโซโทป ข. ทราบวาแมสนมเบอรของ Cu เทากบ 63 และ 65 ค. ทราบวาเลขอะตอมของธาต Cu เทากบ 63 และ 65 ง. ทราบวาจ านวนอะตอมมกนมเบอรของ Cu เทากบ 29

3

9. ธาต X มเลขอะตอม 11 ม 3 ไอโซโทป และมจ านวนนวตรอน 22 23 และ 24 ตามล าดบ การเขยนสญลกษณนวเคลยรของไอโซโทปทง 3 ขอใดถกตอง

ก. 2211X 23

11X 2411X

ข. 3322X 34

23X 3524X

ค. 3311X 34

11X 3511X

ง. 2211X 23

12X 2413X

10. ธาต X ม 4 ไอโซโทปดงน A B C D แตละไอโซโทปมมวล P Q R S ตามล าดบ โดยท P < Q < R < S ขอใดกลาวถกตอง

ก. ไอโซโทป A มนวตรอนมากกวาไอโซโทป B ข. ไอโซโทป B มโปรตอนนอยกวาไอโซโทป C ค. ไอโซโทป D มมวลนอยกวาไอโซโทป B ง. ไอโซโทป C มนวตรอนนอยกวาไอโซโทป D

4

กระดาษค าตอบ กอนเรยนและหลงเรยน

ขอ

กอนเรยน หลงเรยน

ก ข ค ง ก ข ค ง

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

5

บตรเนอหา แบบจ าลองอะตอมของรทเทอรฟอรด

หลงจากทไดศกษาเกยวกบสารกมมนตรงสมากขน ไดมการคนพบรงสตาง ๆ ซงเกดจากการสลายตวของสารกมมนตรงส เชน รงสแอลฟา ( ) เบตา () และแกรมมา () โดยเฉพาะรงสแอลฟาซงจดวาเปนอนภาคทมประจไฟฟาบวก และมมวลมากกวารงสเบตา และแกรมมา เมออนภาคแอลฟาเคลอนทไปกระทบกบอนภาคอน ๆ ทมมวลนอยกวา จงไมคอยมการเบยงเบนซงท าใหนกวทยาศาสตรบางทานน าเอารงสแอลฟาไปศกษาเกยวกบโครงสรางของอะตอม เชน เออรเนสต รทเทอรฟอรด (Ernest Rutherford) นกวทยาศาสตรชาวนวซแลนด เปนตน

รปท 3.1 ลอรด เออรเนสต รทเทอรฟอรด

ทมาของรป http://www.vcharkarn.com

ในป พ.ศ. 2454 รทเทอรฟอรด ไดท าการทดลองในประเภทองกฤษรวมกบ ฮนส ไกเกอร และเออรเนส มารสเดน ศกษาทศทางการเคลอนทของอนภาคแอลฟา เมอยงอนภาคแอลฟาซงไดจากการสลายตวของสารกมมนตรงส เขาไปทแผนทองค าบาง ๆ

6

รปท 3.2 การทดลองของรทเทอรฟอรด ทมาของรป http://www.vcharkarn.com

การตรวจสอบทศทางการเคลอนทของอนภาคแอลฟาหลงจากกระทบแผนทองค าแลว ท าไดโดยใชฉากเรองแสงขดเปนวงกลมลอมรอบแผนทองค าไว โดยเวนทเฉพาะบรเวณทจะใหอนภาคแอลฟาผานเขามาเทานน ทก ๆ ครงทอนภาคแอลฟากระทบฉากเรองแสงจะพบวามจดสวางเกดขนทฉากเรองแสงนน (อนภาคแอลฟาคอ นวเคลยสของธาตฮเลยม ซงประจบวก ดงนนเมอกระทบฉากเรองแสงจงมจดสวางเกดขน ท าใหทราบทศทางการเคลอนทของอนภาคแอลฟา) จากการทดลองพบวาอนภาคแอลฟาสวนใหญจะวงเปนแนวเสนตรง ผานแผนทองค าไปกระทบฉากเรองแสง ซงกคอบรเวณจด ก. ทอยหลงแผนทองค าในรป บางสวนจะเบยงเบนไปจากแนวเสนตรง คอบรเวณจด ข. ของฉากเรองแสง และมนอยครงมากทอนภาคสะทอนกลบมากระทบฉากเรองแสงทจด ค. ซงอยหนาแผนทองค า จากผลการทดลอง ท าใหรทเทอรฟอรดแปลกใจมาก เพราะถาน าแบบจ าลองอะตอมของทอมสนมาอธบายทศทางทนาจะเกดขน เมอยงอนภาคแอลฟาไปทแผนทองค า อนภาคสวนใหญควรจะเบยงเบนไปจากแนวเสนตรง ทงน เพราะตามแบบจ าลองอะตอมของทอมสน อะตอมประกอบดวยอนภาคบวกและลบ กระจายอยทวไปในอะตอม เมอยงอนภาคแอลฟาซงมประจบวกเขาไปในอะตอมของแผนทองค า อนภาคแอลฟาควรจะผลกกบโปรตอนซงมประจบวกเหมอนกน อนจะเปนผลท าใหทศทางของอนภาคแอลฟาเบยงเบนไปดงในรป ท 2.12 แตจากผลการทดลอง การทอนภาคแอลฟาสวนใหญวงผานแผนทองค าเปนแนวเสนตรง จงท าใหรทเทอรฟอรดแปลกใจมาก โดยเฉพาะอนภาคแอลฟาสวนทสะทอนกลบยงท าใหแปลกใจมากยงขน ทงนเพราะการทอนภาคแอลฟาสะทอนกลบไดแสดงวาภายในอะตอมจะตองมสงทมมวลมากขวางทางอย เมออนภาคแอลฟาไปชนจงเกดการสะทอนกลบ แตจากแบบจ าลองอะตอมของทอมสนภายในอะตอมไมมสงหนงสงใดอยรวมกนเปนกลมเปนกอนเลย ดงนนการสะทอนกลบของอนภาคแอลฟาเปนมมมากกวา 90 องศา จงไมมทางเกดขนได จากการทแบบจ าลองอะตอมของทอมสนไมสามารถอธบายผลการทดลองได ท าใหรทเทอรฟอรดคด

7

วาแบบจ าลองอะตอมของทอมสนยงไมถกตอง จงเสนอแบบจ าลองอะตอมขนมาใหมเพอใชอธบายผลการทดลองดงกลาว

รปท 3.3 ทศทางการเคลอนทของอนภาคแอลฟาตามแบบจ าลองอะตอมของทอมสน

ทมารป www.promma.ac.th การทอนภาคแอลฟาสวนใหญเคลอนทผานอะตอมของทองค าเปนแนวเสนตรง แสดงวาภายในอะตอมทองค าควรจะมทวางเปนจ านวนมาก และการทอนภาคแอลฟาบางสวนสะทอนกลบแสดงวาภายในอะตอมควรจะมอนภาคอะไรสกอยางทรวมกนเปนกลมกอน และมปรมาณมากพอ รวมทงมมวลมากพอทจะท าใหอนภาคสะทอนกลบเมอกระทบถกได เนองจากภายในอะตอม (ในขณะนน) มแตอเลกตรอนและโปรตอน โดยทอเลกตรอนมมวลนอยมาก รทเทอรฟอรดจงคกวาอนภาคสวนทมารวมกนเปนกลมกอนจงนาจะเปนอนภาคของโปรตอน ดงนนเพอทจะอธบายผลการทดลอง รทเทอรฟอรดจงเสนอแบบจ าลองแบบใหม เรยกวาแบบจ าลองอะตอมของรทเทอรฟอรด ดงน “อะตอมมลกษณะเปนทรงกลม ประกอบดวยนวเคลยสซงกคอโปรตอนทรวมกนอยตรงกลางของอะตอม และมอเลกตรอนวงวนอยรอบ ๆ นวเคลยส นวเคลยสมขนาดเลก แตมมวลมากและมประจบวก สวนอเลกตรอนจะมมวลนอยและมประจลบ จ านวนอเลกตรอนจะเทากบจ านวนโปรตอน”

8

รปท 3.4 แบบจ าลองอะตอมของรทเทอรฟอรด ทมารป www.promma.ac.th

จากแบบจ าลองอะตอมตามมโนภาพของรทเทอรฟอรดจะเหนไดวาอะตอมถกแบงเปน 2 สวน สวนทหนง คอนวเคลยส ซงอยตรงกลาง มขนาดเลกมากเมอเทยบกบขนาดของอะตอม อกสวนหนง คอ อเลกตรอนทวงอยรอบ ๆ นวเคลยส ลกษณะของอะตอมจงเปนแบบโปรง ภายในอะตอมมชองวางอยมาก รทเทอรฟอรดไดใชแบบจ าลองอะตอมทเสนอขนมาใหมอธบายผลการทดลองดงน เนองจากนวเคลยสมขนาดเลกมาก เมอเปรยบเทยบกบขนาดของอะตอม ท าใหมชองวางภายในอะตอมมาก เมอยงอนภาคแอลฟาเขาไป อนภาคสวนใหญจงสามารถวงทะลผานแผนทองค าไปไดโดยไมมการเบยงเบน มบางครงทอนภาคแอลฟาวงเขามาใกลนวเคลยสซงมประจบวกเหมอนกนจะถกนวเคลยสผลกออกไป ซงท าใหทศทางของอนภาคแอลฟาเบยงเบนออกไป และนานครง ๆ อนภาคแอลฟาจะวงตรงไปชนกบนวเคลยสท าใหสะทอนกลบออกมา แตเนองจากนวเคลยสมขนาดเลกมากเกนไป ดงนนโอกาศทอนภาคแอลฟาจะชนกบนวเคลยสจงนอยมาก ๆ ส าหรบอเลกตรอนทวงวนอยรอบ ๆ นวเคลยสเนองจากมมวลนอยมาก ถงแมวาอนภาคแอลฟาจะวงมาชนกจะไมมผลท าใหทศทางการเคลอนทของอนภาคแอลฟาเบยงเบนไป

9

จะเหนไดวาแบบจ าลองของอะตอมทรทเทอรฟอรดเสนอขนมาใหมนสามารถอธบายผลการทดลองไดเปนอยางด และตามมโนภาพของรทเทอรฟอรด มวลสวนใหญของอะตอมกคอมวลของนวเคลยสนนเอง อเลกตรอนแมวาจะเปนสวนประกอบทท าใหอะตอมมขนาดใหญขนจะมมวลนอยมากซงจะไมมผลตอมวลของอะตอม อยางไรกตามถงแมวาแบบจ าลองอะตอมของรทเทอรฟอรดสามารถใชอธบายผลการทดลองไดถกตองกวา แบบจ าลองอะตอมของทอมสน แตกยงมขอบกพรองทยงไมสามารถอธบายได เชน ท าไมโปรตอนซงมประจบวกเหมอนกน จงรวมกนอยตรงกลางเปนนวเคลยสได ทง ๆท ควรจะผลกกน มอะไรมายดโปรตอนใหรวมกนได และท าไมอเลกตรอนทวงอยรอบ ๆ นวเคลยสจงไมผลกกน ทง ๆ ทมประจลบเหมอนกน รวมทงท าไมจงไมถกดงดดเขาไปทนวเคลยส ซงเปนเหตทตองมการปรบปรงและเสนอแบบจ าลองใหม ๆ ขนมา

รปท 3.5 การใชแบบจ าลองอธบายผลการทดลองของรทเทอรฟอรด ทมา http://www.promma.ac.th

10

บตรเนอหา อนภาคมลฐานของอะตอม

จากการศกษาเกยวกบโครงสรางอะตอมในตอนแรก ท าใหนกวทยาศาสตรเชอวาอะตอมประกอบดวย

อนภาค 2 ชนด คอ อเลกตรอน และโปรตอน จนกระทงการศกษาเกยวกบอะตอมไดพฒนาการมากขน จงไดทราบวานอกจากจะมอเลกตรอนและโปรตอนแลวยงมนวตรอน และอนภาคอน ๆ อกหลายชนด ในป พ.ศ. 2456 เฮนร มอสเลย (Henry Mosley) นกวทยาศาสตรชาวองกฤษสามารถหาจ านวนโปรตอนทมอยในแตละธาตได โดยศกษาจากสเปกตรมรงสเอกซของธาต เมอน าจ านวนโปรตอนของธาตมาพจารณารวมกบแบบจ าลองอะตอมของรทเทอรฟอรดในแงมวลของอะตอม จะพบวาแบบจ าลองอะตอมของรทเทอรฟอรดยงไมถกตองนก กลาวคอตามแบบจ าลองอะตอมของรทเทอรฟอรด มวลของอะตอมกคอ มวลของนวเคลยส หรอมวลของโปรตอนอยางเดยวนนเอง ถานวเคลยสของอะตอมประกอบดวยโปรตอนอยางเดยว มวลของอะตอมกนาจะเทากบมวลของโปรตอนมารวมกน แตจากการทดลองหามวลของอะตอมพบวามวลอะตอมของธาตตาง ๆ มกจะมคามากกวามวลของโปรตอนเสมอ เชน ธาตคารบอนมโปรตอน 6 ตว ตามแบบจ าลองอะตอมของรทเทอรฟอรดมวลอะตอมควรจะมคาเปน 6 หนวย แตจากการทดลองพบวามมวลอะตอมถง 12 หนวย หรอธาตออกซเจนม 8 โปรตอน แตมมวลอะตอม 16 หนวย เปนตน จากผลการทดลองพบวาอะตอมของธาตสวนใหญจะมมวลเปน 2 เทา หรอมากกวา 2 เทาของโปรตอน ท าใหรทเทอรฟอรดตงขอสนนษฐานวา ภายในอะตอมนาจะมอนภาคอกชนดหนงซงไมใชโปรตอนและอเลกตรอนอยดวย โดยทอนภาคนจะอยรวมกนในนวเคลยส และมมวลใกลเคยงกบมวลของโปรตอน รวมทงเปนกลางทางไฟฟาดวย ซงตอมากไดมการพสจนขอสนนษฐานของรทเทอรฟอรดจนยอมรบกนวาเปนความจรง ประมาณป พ.ศ. 2456 ทอมสน ไดทดลองเกยวกบมวลของอนภาคบวกทไดจากหลอดรงสแคโทด พบวา ในขณะทใชกาซนออนใสในหลอดรงสจะสามารถหามวลของอนภาคบวกไดถง 2 คา คอ 20 และ 22 หนวย ซงแสดงวากาซนออนจะตองมอะตอม 2 ชนด ซงมมวลไมเทากน ซงตอมา เฟรเดอรก ซอดด (Frederick soddy) ไดตงชออะตอมของธาตชนดเดยวกนแตมมวลตางกนวา ไอโซโทป ซงถอวาผลการทดลองนเปนขอมลสนบสนนขอเสนอของรทเทอรฟอรด ทวาภายในนวเคลยสควรจะมอนภาคอกอยางหนง ซงมมวลใกลเคยงกบโปรตอนแตไมมประจ

11

ในป พ.ศ. 2475 เจมส แซดวก (James Chadwick) นกวทยาศาสตรชาวองกฤษ ไดทดลองยงอนภาคแอลฟาไปยงธาตชนดตาง ๆ โดยใชเครองมอทละเอยดถกตองยงขน และพสจนไดวาภายในนวเคลยสจะมอนภาคอกชนดหนงซงเปนกลางทางไฟฟาอยดวย และเรยกอนภาคนนวา นวตรอน จากการคนพบนวตรอน จงท าใหโครงสรางของอะตอมเปลยนแปลงไปจากแบบจ าลองอะตอมของรทเทอรฟอรดเลกนอย ท าใหทราบวาภายในอะตอมจะประกอบดวยอนภาค 3 ชนด คอ อเลกตรอน โปรตอน และ นวตรอน โดยเรยกอนภาคทง 3 ชนด วาเปน อนภาคมลฐานของอะตอม ดงนนแบบจ าลองอะตอมจงเปลยนไป แบบใหมมลกษณะดงน “อะตอมมลกษณะเปนทรงกลม ประกอบดวยโปรตอนและนวตรอนรวมกนอยตรงกลางของอะตอม เรยกวา นวเคลยส และมอเลกตรอนซงมจ านวนเทากบโปรตอนวงอยรอบ ๆ นวเคลยส”

รปท 3.6 แบบจ าลองอะตอมทมนวตรอน ทมาของรป http://www.thaigoodview.com

จากการศกษาสมบตของอนภาคมลฐานของอะตอมทง 3 ชนด พบวาอเลกตรอนแตละตวมประจเทากบโปรตอน แตเปนประจตรงกนขาม คอ อเลกตรอนมประจลบ แตโปรตอนมประจบวก ในขณะทนวตรอนเปนกลางทางไฟฟา คอจะเปนศนย นอกจากนยงทราบวามวลของโปรตอนและนวตรอนมคาใกลเคยงกนมาก สวนมวลของอเลกตรอนมคานอยมากเมอเปรยบเทยบกบโปรตอน ดงในตารางตอไปน

ตารางท 2.1 อนภาคมลฐานของอะตอม อนภาค สญลกษณ มวล มวลเปรยบเทยบ ประจในหนวย ชนดของ

kg amu กบอเลกตรอน คลอมบ esu ประจ

โปรตอน นวตรอน อเลกตรอน

p n e

1.672 x 10-27 1.674 x 10-27 9.109 x 10-32

1.0073 1.0087 0.00054

0

1836 1839

1.602 x 10-19 0

1.602 x 10-19

4.8209x10-12 0

4.8209x10-12

+1 0 -1

1 amu. = 1 atomic mass unit = 1.66 x 10-24 g.

12

บตรเนอหา เลขอะตอม เลขมวล และไอโซโทป

จากการคนพบนวตรอนท าใหทราบวาแบบจ าลองอะตอมประกอบดวยอนภาคมลฐาน 3 ชนด คอ อเลกตรอน โปรตอน และนวตรอน เพอความสะดวกในการเขยนโครงสรางของอะตอม นกวทยาศาสตรจงไดก าหนดสญลกษณตาง ๆ แทนอนภาคมลฐานเหลานนขนมา คอ เลขอะตอม และเลขมวลของธาต เลขอะตอม(Atomic number) ใชสญลกษณ Z หมายถง ตวเลขทแสดงจ านวนโปรตอนทมอยในนวเคลยสของธาต อะตอมของธาตชนดหนง ๆ จะมจ านวนโปรตอนเฉพาะตวไมซ ากบธาตอน ๆ ธาตชนดเดยวกนจะตองมจ านวนโปรตอนหรอเลขอะตอมเทากน ถาอะตอมทเปนกลาง จ านวนอเลกตรอนเทากบจ านวนโปรตอน

เลขอะตอม = จ านวนโปรตอน = จ านวนอเลกตรอน

แตถาอะตอมไมเปนกลาง จ านวนอเลกตรอนจะไมเทากบโปรตอน เชน ไอออนบวกจะมโปรตอนมากกวาอเลกตรอน ไอออนลบ จะมโปรตอนนอยกวาอเลกตรอน เพราะฉะนน เลขอะตอม = จ านวนโปรตอน จ านวนอเลกตรอน เลขมวล ( Mass number) ใชสญลกษณเปน A หมายถง ผลรวมของจ านวนโปรตอน และจ านวนนวตรอนในนวเคลยส เลขมวลไมใช มวลอะตอม เลขมวลจะตองเปนจ านวนเตมเสมอ แตมวลอะตอมอาจจะเปนเลขจ านวนเตมหรอไมกได

13

สญลกษณนวเคลยร (Nuclear symbol) เปนสงทใชเขยนแทนโครงสรางของอะตอม โดยบอกรายละเอยดเกยวกบจ านวนอนภาคมลฐานของอะตอม วธการเขยนตามขอตกลงสากลคอ เขยนเลขอะตอมไวมมลางซาย และเลขมวลไวมมบนซายของสญลกษณของธาต เขยนเปนสตรทว ๆ ไปดงน

สญลกษณนวเคลยร = ZA X

X คอ สญลกษณของธาต A คอ เลขมวล Z คอ เลขอะตอม ถาให n = จ านวนนวตรอน จะสามารถหาความสมพนธระหวางเลขอะตอม เลขมวล และจ านวนนวตรอนไดดงน

เลขมวล = เลขอะตอม + จ านวนนวตรอน A = Z + n ดงนนสญลกษณนวเคลยรจงท าใหทราบวาธาตดงกลาวนนมอเลกตรอน โปรตอน และนวตรอน อยางละเทาใด ตวอยาง จงค านวณจ านวนอเลกตรอน โปรตอน และนวตรอน ของธาตซงมสญลกษณนวเคลยร

ดงตอไปน 2311 Na, 235

92 U, 126 C

วธท า จากสญลกษณนวเคลยร ZA X A คอ เลขมวล Z คอ เลขอะตอม

A = Z + n n = A - Z

ส าหรบ 2311 Na ม A = 23 , Z = 11

เพราะฉะนน n = 23 - 11 = 12 มอเลกตรอน = โปรตอน = 11 มนวตรอน = 12

14

ไอโซโทป (Isotope) หมายถง อะตอมของธาตชนดเดยวกนทมโปรตอนเทากน หรออเลกตรอนเทากน แตมเลขมวลและจ านวนนวตรอนตางกน (หรอมมวลตางกน)

รปท 3.7 แสดงไอโซโทปของธาตคารบอน

ทมา หนงสอตวอยาง อจท. เคม อะตอมของธาตชนดเดยวกนจะมจ านวนโปรตอนและอเลกตรอนเทากน แตจ านวนนวตรอนอาจจะไม

เทากนกได ซงมผลท าใหมวลตางกน อะตอมของธาตดงกลาวเรยกวาเปนไอโซโทป เชน 126 C, 13

6 C และ 146 C เปนไอโซโทปกน

สญลกษณนวเคลยร จ านวนอเลกตรอน จ านวนโปรตอน จ านวนนวตรอน เลขมวล 126 C

136 C

146 C

6 6 6

6 6 6

6 7 8

12 13 14

จะเหนไดวาคารบอนทง 3 ชนด มอเลกตรอนและโปรตอนเทากน แตมจ านวนนวตรอนและเลขมวลไมเทากน จงเปนไอโซโทปกน การอานชอไอโซโทป ใหเรยกชอธาต แลวตามดวยเลขมวล เชน

126 C อานวา คารบอน 12

136 C อานวา คารบอน 13

146 C อานวา คารบอน 14 เปนตน

การเขยนสญลกษณนวเคลยรของไอโซโทป อาจจะเขยนแบบยอไดโดยเขยนเฉพาะสญลกษณของธาต

กบเลขมวลคกน เชน 126 C, 13

6 C และ 146 C

ไอโซโทปของธาตบางชนดอาจจะมชอเรยกโดยเฉพาะ เชน ธาตไฮโดรเจนม 3 ไอโซโทป

11 H เรยกวา โปรเตรยม ใชสญลกษณ H แทน 11 H

21 H เรยกวา ดวทเรยม ใชสญลกษณ D แทน 2

1 H

31 H เรยกวา ตรเตรยม ใชสญลกษณ T แทน 31 H

15

ธาตทเปนไอโซโทปกน ถงแมวาจะเปนธาตชนดเดยวกน แตมวลอะตอมจะไมเทากน รวมทงสมบตทางกายภาพแตกตางกนดวย แตสมบตทางเคมเกอบเหมอนกนทกประการ ธาตชนดหนง ๆ อาจจะมไดหลายไอโซโทป บางไอโซโทปมอยในธรรมชาตแตบางไอโซโทปกสงเคราะหขนมาทงนเพอน าไปใชประโยชนในแงตาง ๆ กน ไอโซโทปของธาตชนดหนง ๆ มกจะมปรมาณในธรรมชาตไมเทากน เชน ธาตไฮโดรเจนในธรรมชาตจะมโปรเตรยมอยถง 99.99 % ดงนนจงมดวทเรยมเพยงเลกนอย สวนตรเตรยมเปนไอโซโทปกมมนตรงส จงไมเสถยร ปจจบนมการใชไอโซโทปเพอประโยชนในทางดานตาง ๆ มากขน เชน

* ใช 126 C เปนมาตรฐานเปรยบเทยบในการหามวลอะตอมของธาตตาง

* ใช 146 C บอกอายของวตถโบราณ และใชศกษากลไกของการเกดปฏกรยาเคม

* ใช 24 Na ในการแพทยเพอตรวจวงจรของโลหต

* ใช 60 Co ส าหรบเปนแหลงก าเนดรงสแกมาเพอประโยชนทางการแพทย คอใชรกษาโรคมะเรง

* ใช 131 I ส าหรบตรวจอาการผดปกตของตอมไทรอยด เปนตน

ไอโซโทน ( Isotone ) หมายถง ธาตตางชนดกนทมจ านวนนวตรอนเทากน แตมเลขมวลและ

เลขอะตอมไมเทากน เชน 188 O 19

9 F เปนไอโซโทนกน มนวตรอนเทากนคอ n = 10 ธาต A Z n 188 O

199 F

18 19

8 9

10 10

จะเหนไดวาเฉพาะ n เทานนทเทากน แต A และ Z ไมเทากน จงเปนไอโซโทน

16

ไอโซบาร (Isobar) หมายถง ธาตตางชนดกนทมเลขมวลเทากน แตมมวลอะตอมและจ านวนนวตรอน

ไมเทากน เชน 3015 P กบ 30

14 Si มเลขมวลเทากนคอ 30

ธาต A Z n

3015 P

3014 Si

30 30

15 14

15 16

จะเหนไดวาเฉพาะ A เทานนทเทากน แต Z และ n ไมเทากน จงเปนไอโซบาร

จากสญลกษณนวเคลยร ZA Xn (เพอแสดงทง A, Z , n ) ถาตวใดตวหนงของ A, Z หรอ n

เทากนอก 2 ตวทเหลอจะไมเทากน เชน ถา A เทา Z และ n จะไมเทากน

17

ตวอยาง จงเลอกธาตทเปนไอโซโทป ไอโซบาร และไอโซโทน จากธาตทก าหนดใหตอไปน

126 C, 13

6 C , 146 C , 10

5 B , 115 B , 14

7 N , 157 N , 16

8 O วธท า จากสญลกษณนวเคลยรทก าหนดให หาคาของ A, Z , n ไดดงน

ธาต A Z n 126 C 12 6 6

136 C 13 6 7

146 C 14 6 8

105 B 10 5 5

115 B 11 5 6

147 N 14 7 7

157 N 15 7 8

168 O 16 8 8

จากนนตรวจสอบไดจากตาราง ธาตทเปนไอโซโทปกน คอ ธาตชนดเดยวกนทม Z เทากน แต A ไมเทากน ไดแก

126 C, 13

6 C , 146 C 10

5 B , 115 B และ 14

7 N , 157 N

ธาตทเปนไอโซโทนกน คอ ธาตตางชนดกนแตม n เทากน ไดแก

126 C 11

5 B 136 C 14

7 N และ 146 C 15

7 N 168 O

ธาตทเปนไอโซบารกน คอ ธาตตางชนดกนแตม A เทากน ไดแก

146 C 14

7 N

18

บตรกจกรรมท 1 ค าชแจง พจารณาภาพการทดลองยงอนภาคแอลฟาผานแผนทองค า แลวเตมค าตอบในตารางใหถกตอง (คะแนนเตม 3 คะแนน)

บรเวณทรงสเคลอนผาน จด A จด B จด C ลกษณะการเคลอนทของ

อนภาคแอลฟา

ลกษณะภายในอะตอม

19

บตรกจกรรมท 2 การใชประโยชนจากไอโซโทปของธาตในดานตางๆ

ค าชแจง ใหนกเรยนใสชอธาตทก าหนดใหหนาขอความทเปนการใชประโยชนของธาตนนๆ

คารบอน-14 โคบอลต-60 ฟอสฟอรส-32 อะเมรเซยม-241 พลโตเนยม-239 ยเรเนยม-238

ยเรเนยม-235 แทลเลยม-201 เรเดยม-226 โซเดยม-24 ทองค า-198 ไอโอดน-131

1.รกษาตอมธยรอยดเปนพษและมะเรงตอมธยรอยด

2.ฆาเชอโรคในเครองมอแพทย ยาและเครองส าอางบางชนด

3.รกษามะเรงผวหนง

4.ตรวจหาต าแหนงของเนองอกหรอบรเวณทมลมเลอดเกดขน

5.รกษาโรคมะเรงของเมดโลหตขาว (ลวคเมย)

6.รกษามะเรงปากมดลก มะเรงหลอดอาหาร

7.ตรวจการท างานสภาพกลามเนอของหวใจ

8.ใชตดฉลากเมดเลอดขาวเพอตรวจหาแหลงอกเสบของรางกาย

9.เชอเพลงในเครองปฏกรณนวเคลยรเพอผลตกระแสไฟฟาในโรงงานไฟฟานวเคลยร

10.ท าอาวธนวเคลยรและใชเปนตนก าเนดพลงงานในเครองปฏกรณนวเคลยร

11.ใชเรงการบมตวของวสดและเพมความทนทานใหแกแผนพลาสตก

12. ใชวดความหนาของโลหะและความหนาแนนของวสดตางๆ

13.ตรวจการรวไหลของน าจากทอ

14.เครองตรวจหาควน ตรวจวดปรมาณความชน ความหนาแนน และความหนาของวสด 15.เทคนคการสะกดรอยดวยรงส ศกษาการใชฟอสฟอรสในการเจรญเตบโตของพช 16.ควบคมแมลง ยบยงการงอก ชะลอการสกและการบาน

17.การถนอมอาหารดวยรงส ลดแบคทเรยและเชอรา ท าลายพยาธ

18.หาอายของวตถโบราณ หรอซากดกด าบรรพ

19.รกษามะเรงตอมน าเหลอง และมะเรงกระเพาะปสสาวะ

20. ตรวจการไหลของโลหตเลยงหวใจ

20

แบบฝกหดท 1 อนภาคมลฐานของอะตอมและแบบจ าลองอะตอมของรทเทอรฟอรด

1. อนภาคแอลฟาเปนอนภาคทมประจชนดใด.............................................................................. 2. ในป พ.ศ. 2454 รทเทอรฟอรด , ไกเกอร และมารสเดน ไดท าการทดลองในเรองใด........................................................................................................................................................... 3. รทเทอรฟอรด , ไกเกอร และมารสเดนไดผลการทดลองอยางไร ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... 4. ถาโปรตอนในอะตอมอยอยางกระจดกระจาย เมอยงอนภาคแอลฟาผานอะตอม ทศทางการเคลอนทของอนภาคแอลฟาควรจะเปนอยางไร............................................................................................... 5. เมอยงอนภาคแอลฟาผานอะตอมและอนภาคแอลฟาเฉยดอนภาคทมประจบวก ทศทางการเคลอนทของอนภาคแอลฟาควรจะเปนอยางไร................................................................................................ 6. การทอนภาคแอลฟาทยงไปยงแผนทองค า แลวสะทอนกลบ นาจะมาจากสาเหตใด......................... ........................................................................................................................................................... 7. ขอมลใดทท าใหรทเทอรฟอรดเชอวาโปรตอนรวมกนอยตรงกลางของอะตอม...................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... 8. ใหบอกรายละเอยดแบบจ าลองอะตอมของรทเทอรฟอรด................................................................. ........................................................................................................................................................... 9. ใหบอกขอแตกตางระหวางแบบจ าลองอะตอมของทอมสนกบแบบจ าลองอะตอมของรทเทอรฟอรด. ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... 10. ใหสรปสาระส าคญทไดจากการศกษาเรองแบบจ าลองอะตอมของรทเทอรฟอรด ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ...........................................................................................................................................................

21

แบบฝกหดท 2 เรอง อนภาคมลฐานของอะตอม เลขอะตอม เลขมวล ไอโซโทป

ค าชแจง นกเรยนศกษาเรองอนภาคมลฐานของอะตอม เลขอะตอม เลขมวลและไอโซโทปแลวตอบค าถามตอไปน 1. ขอมลทท าใหรทเทอรฟอรดเชอวานาจะมอนภาคทเปนกลางทางไฟฟาอยในนวเคลยสคอ ........................................................................................................................................................... 2. นกวทยาศาสตรทพบนวตรอนคอ...................................................................................................... 3. อนภาคมลฐานของอะตอมมอะไรบาง............................................................................................... 4. โปรตอนกบนวตรอนมสมบตคลายกนในเรองใด................................................................................. 5. เลขมวล หมายถง........................................................................................................................... 6. เลขอะตอม หมายถง....................................................................................................................... 7. ในอะตอมของธาต จ านวนอนภาคชนดใดทเทากบโปรตอน................................................................. 8. ธาตไนโตรเจน และฟอสฟอรส มเลขอะตอมเทากนหรอไม และธาตแตละชนดมเลขอะตอมเทาใด ........................................................................................................................................................... 9. ไอโซโทป หมายถง.......................................................................................................................... 10. ธาตไฮโดรเจนมกไอโซโทป อะไรบาง...............................................................................................

22

แบบฝกหดท 3 เรอง อนภาคมลฐานของอะตอม เลขอะตอม เลขมวล ไอโซโทป

ค าชแจง นกเรยนจงเตมขอมลลงในตารางใหครบทกชอง (คะแนนเตม 7 คะแนน)

ธาต จ านวนอนภาคในอะตอม สญลกษณนวเคลยร

เลขมวล เลขอะตอม อเลกตรอน โปรตอน นวตรอน

S 16 16 16 Cu 29 34 Ti 22 22 27 Na 23 11 U 235 92 U Cl 37 17 Cl Mg 12 12

23

แบบทดสอบหลงเรยน

อนภาคมลฐาน เลขอะตอม เลขมวลและไอโซโทป 1. ขอใดอธบายทศทางการเคลอนทของอนภาคไดถกตองเมอยงอนภาคบวกไปยงแผนโลหะบางๆ ก. ข. ค. ง. 2. ยงอเลกตรอนไปยงเปา ปรากฏวาอเลกตรอนเบยงเบนไปจากเสนทางเดมแสดงวาอยางไร

ก. อเลกตรอนวงไปกระทบนวเคลยส ข. อเลกตรอนวงไปกระทบผวของอะตอม ค. อเลกตรอนวงผานไปในอากาศทวางเปลา ง. อเลกตรอนวงผานนวเคลยสกบอนภาคทวงรอบๆนวเคลยส

3. การแปลความหมายของสญลกษณนวเคลยรของ 22688Ra ซงเปนไอโซโทปชนดหนงของธาตแรเดยม ขอใดถกตอง

ก. มเลขมวล 88 ข. มโปรตอน 226 ค. มนวตรอน 138 ง. มเลขอะตอม 226

24

4. ไอโซโทปของธาตหนงๆ จะมจ านวนอนภาคชนดใดตอไปนเทากน ก. โปรตอนและนวตรอน ข. โปรตอนและอเลกตรอน ค. เลขมวลและเลขอะตอม ง. อเลกตรอนและนวตรอน

5. อะตอมของธาตชนดหนงมเลขมวล 23 ณ ภาวะทเปนกลาง มอเลกตรอน 11ควรมอนภาคมลฐานตามขอใด ก. โปรตอน 23 อเลกตรอน 23 นวตรอน 11 ข. โปรตอน 12 อเลกตรอน 12 นวตรอน 11 ค. โปรตอน 11 อเลกตรอน 11 นวตรอน 23 ง. โปรตอน 11 อเลกตรอน 11 นวตรอน 12

6. การเขยนสญลกษณนวเคลยรดงน 6329Cu และ 6529Cu ขอความใดบางทไมถกตองเกยวกบ สญลกษณนวเคลยร

ก. ทราบวา Cu เปนธาตทมไอโซโทป ข. ทราบวาแมสนมเบอรของ Cu เทากบ 63 และ 65 ค. ทราบวาเลขอะตอมของธาต Cu เทากบ 63 และ 65 ง. ทราบวาจ านวนอะตอมมกนมเบอรของ Cu เทากบ 29

7. ธาต X มเลขอะตอม 11 ม 3 ไอโซโทป และมจ านวนนวตรอน 22 23 และ 24 ตามล าดบ การเขยนสญลกษณนวเคลยรของไอโซโทปทง 3 ขอใดถกตอง

ก. 2211X 23

11X 2411X

ข. 3322X 34

23X 3524X

ค. 3311X 34

11X 3511X

ง. 2211X 23

12X 2413X

8. ธาต X ม 4 ไอโซโทปดงน A B C D แตละไอโซโทปมเลขมวล P Q R S ตามล าดบโดยท P < Q < R < S ขอใดกลาวถกตอง

ก. ไอโซโทป D มมวลนอยกวาไอโซโทป B ข. ไอโซโทป C มนวตรอนนอยกวาไอโซโทป D ค. ไอโซโทป A มนวตรอนมากกวาไอโซโทป B ง. ไอโซโทป B มโปรตอนนอยกวาไอโซโทป C

25

9. เมอเราตงสมตฐานวาอะตอมประกอบดวยนวเคลยสทมขนาดเลกและมประจเปนบวก เพราะเหตใด ก. เพราะโลหะน าไฟฟาไดด ข. ใหอเลกตรอนอสระกบโลหะ ค. ในแมสสเปกโตรกราฟมไอออนบวกเกดขน ง. อนภาคแอลฟาบางสวนเมอชนแผนโลหะบางๆจะเบยงเบนไปจากแนวเสนตรง

10. ในการเผาสารประกอบของโซเดยมเพอดสเปกตรมของโซเดยมนนพลงงานจากเปลวไฟท าหนาทอะไร ก. ท าใหแถบสแยกเปนเสนทมความถตางๆกนบนสเปกตรม ข. ท าใหเกดแถบสมวงคราม น าเงน เขยว เหลอง สม แดง ตดตอกน ค. ท าใหอเลกตรอนในระดบพลงงานสงๆ คายพลงงานปรากฏเปนเสนสเปกตรม ง. ท าใหเกดโซเดยมไอออนและท าใหอเลกตรอนในระดบพลงงานต าๆของโซเดยมอะตอม มพลงงานสงขน

26

เฉลยกจกรรมท 1 การทดลองยงอนภาคแอลฟาผานแผนทองค า

บรเวณทรงสเคลอนผาน จด A จด B จด C ลกษณะการเคลอนทของ

อนภาคแอลฟา เปนเสนตรง เบยงเบนจากแนว

เสนตรง สะทอนกลบดานหนา

ลกษณะภายในอะตอม ทวาง ทวาง ตรงกลางมประจบวก

ตรงกลางมประจบวกขนาดใหญ

เฉลยกจกรรมท 2 ประโยชนของธาตทเปนไอโซโทป

1.ไอโอดน-131 2.โคบอลต-60 3. ทองค า-198 4. โซเดยม-24

5. ฟอสฟอรส-32 6. เรเดยม-226 7. แทลเลยม-201 8. แทลเลยม-201

9.ยเรเนยม-238 10. พลโตเนยม-239 11. โคบอลต-60 12. โคบอลต-60

13. โซเดยม-24 14. อะเมรเซยม-241 15. ฟอสฟอรส-32 16. โคบอลต-60

17. โคบอลต-60 18. คารบอน-14 19. เรเดยม-226 20. แทลเลยม-201

27

เฉลยแบบฝกหดท 1 อนภาคมลฐานของอะตอมและแบบจ าลองอะตอมของรทเทอรฟอรด

1. ประจลบ 2. ยงอนภาคแอลฟาผานแผนทองค า 3. เกดล าแสง 3 ลกษณะ คอ เปนเสนตรง เบยงเบนเลกนอย และสะทอนกลบดานหนา 4. ล าแสงจะเกดการเบยงเบนเปนจ านวนมาก 5. เบยงเบนจากแนวเสนตรง 6. เกดปะทะกบอนภาคทเปนชนดเดยวกน 7. เมอหามวลนวเคลยสของทกธาตจะมคาเปนสองเทากบมวลโปรตอนเสมอ 8. อะตอมเปนทรงกลมภายในมนวเคลยสประกอบดวยโปรตอนและนวตรอนสวนอเลกตรอนเคลอนทอยรอบๆ

นเคลยสภายในอะตอม 9. แบบจ าลองอะตอมของทอมสนบอกไดวาภายในมอนภาค สวนรทเทอรฟอรดบอกต าแหนงของอนภาค

ในอะตอมได 10. “อะตอมมลกษณะเปนทรงกลม ประกอบดวยนวเคลยสซงกคอโปรตอนทรวมกนอยตรงกลางของอะตอม และมอเลกตรอนวงวนอยรอบ ๆ นวเคลยส นวเคลยสมขนาดเลก แตมมวลมากและมประจบวก สวนอเลกตรอนจะมมวลนอยและมประจลบ จ านวนอเลกตรอนจะเทากบจ านวนโปรตอน”

28

เฉลยแบบฝกหดท 2 เรอง อนภาคมลฐานของอะตอม เลขอะตอม เลขมวล ไอโซโทป

1. พบอนภาคชนดหนงทมมวลเทากบโปรตอนแตไมมประจไฟฟา 2. เจมส แซควก 3. โปรตอน อเลกตรอน และนวตรอน 4. มมวลเทากน 5. ผลรวมของโปรตอนกบนวเตรอนทอยในนวเคลยส 6. จ านวนของโปรตอน ซงมคาเทากบอเลกตรอน 7. นวตรอน 8. ทงสองธาตมเลขอะตอมตางกนคอ ไนโตเจนมเลขอะตอม 7 สวนฟอสฟอรสมเลขอะตอม 14 9. ธาตชนดเดยวกนแตมจ านวนโปรตอนตางกน 10. ม 3 ไอโซโทป ไดแก โปรเตยม ดวทรเรยม และตรเทยม

เฉลยแบบฝกหดท 3

เรอง อนภาคมลฐานของอะตอม เลขอะตอม เลขมวล ไอโซโทป

ค าชแจง นกเรยนจงเตมขอมลลงในตารางใหครบทกชอง

ธาต จ านวนอนภาคในอะตอม สญลกษณนวเคลยร

เลขมวล เลขอะตอม อเลกตรอน โปรตอน นวตรอน

S 16 16 16 3216S 32 16

Cu 29 29 34 6329Cu 63 29

Ti 22 22 27 4922Ti 56 22

Na 11 11 12 2311Na 23 11

U 92 92 133 235 92 U 235 92 Cl 17 17 20 37 17 Cl 37 17 Mg 12 12 12 24

12Mg 24 12

29

เฉลยแบบทดสอบ กอนเรยนและหลงเรยน

ขอ กอนเรยน หลงเรยน

ก ข ค ง ก ข ค ง

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

30

บรรณานกรม

นพนธ ตงคณานรกษ และ คณตา ตงคณานรกษ. เคมพนฐานและเพมเตม ม.4. กรงเทพฯ : ส านกพมพแมค จ ากด, 2554.

วรากร หรญญาภนนท. เทคนคการเรยนเคม อะตอมและตารางธาต. กรงเทพฯ :

ส านกพมพฟสกสเซนเตอร, 2554.

ศรลกษณ ผลวฒนะ และ ประดบ นาคแกว. เคม ม.4. กรงเทพฯ : ส านกพมพแมค จ ากด, 2553.

สถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย. หนงสอเรยนรายวชาเพมเตม เคม เลม 1. กรงเทพฯ : โรงพมพ สกสค. ลาดพราว, 2557.

สถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย. คมอครรายวชาเพมเตม เคม เลม 1. กรงเทพฯ :

โรงพมพ สกสค. ลาดพราว, 2557. ส าราญ พฤกษสนทร. เคม ม.4 เลม 1. กรงเทพฯ : ส านกพมพ พ.ศ. พฒนา จ ากด, 2553.