atomic structure - sc.sci.rmutp.ac.th · pdf filermutp atomic structure...

RMUTP

Atomic structure

โครงสรางอะตอม

โครงแบบอเลกตรอนของอะตอม

UNIT 1

Woravith Chansuvarn Faculty of Science and Technology http://uhost.rmutp.ac.th/woravith.c

RMUTP 2

ววฒนาการโครงสรางอะตอม

• อรสโตเตล (Aristotle, 384-322 BC) เชอวาเนอของสารทกชนดประกอบดวยอนภาคอยางเดยวกน แตสามารถแบงแยกตอไปไดเรอยๆไมมทสนสด • ยคระสายนเวทย (Alchemy) เปนยคทไดชอวามความพยายามในการเลนแรแปรธาตมากทสด เพราะเชอวา สารตางๆ มธาตหรอองคประกอบเหมอนกน แตกตางกนทสดสวนของการผสมกนเปนสารเทานน การเปลยนชนดของสารอาจท าไดโดยการเปลยนอตราสวนดงกลาว เชน ความพยายามเปลยนจาก ตะกว เปน ทองค า เปนตน

RMUTP 3

ประวตของอะตอม

• มแนวคดเกยวกบองคประกอบพนฐานของสสารตางๆตงแตยคโบราณ –อนเดยโบราณ (6th century BC) สสารประกอบดวยธาตพนฐานตางๆ ไดแก earth, water, light, wind, ether, time, space, mind and soul

– Leucippus และ Democritus (กรก 5th century BC) อะตอมคอองคประกอบทยอยทสดของสสาร แบงแยกตอไปอกไมได ชนดของอะตอมขนกบรปรางของมน เชน smooth atoms หรอ sharp atoms

RMUTP 4

o ลวซพพส (Leucippus: 450 BC) o ดโมครตส (Democritus: 470-380 BC) สองนกปราชญชาวกรก ไดเสนอทฤษฎแนวคดเกยวกบอะตอมดงน : 1. สารทงปวงประกอบดวยสวนประกอบพนฐานทเลกทสดชนดหนง เรยกวา อะตอม 2. อะตอมไมสามารถท าลายและแยกออกไดอก (มาจากค าวา atomos แปลวา แยกไมได หรอ แบงไมได) 3. รปราง น าหนก การจดตว และการรวมตวทไมเหมอนกนของอะตอมจะเปนปจจยก าหนดชนดและสมบตของสาร

RMUTP 5

การคนพบอเลกตรอน

Michael Faraday ทดลองแยกสลายสารดวยไฟฟา (electrolysis)

– ไฟฟาท าใหเกดการเปลยนแปลงทางเคมได – ในอะตอมมอนภาคไฟฟา

George Johnstone Stoney เรยกอนภาคไฟฟานวา อเลกตรอน Sir William Crookes ไดพฒนา Crookes tube ซงใชศกษาพบ

– รงสแคโทด –อลกตรอนมประจไฟฟาเปนลบ

RMUTP 6

(John Dalton: 1766-1844)

1. สสารทกชนดประกอบดวยอนภาคขนาดเลกมากทเรยกวา อะตอม - อะตอมทกอะตอมของธาตหนงๆ มลกษณะเหมอนกนทกประการ - อะตอมของธาตเดยวกนเหมอนกน และแตกตางจากอะตอมของธาตชนดอนๆ

นกเคมชาวองกฤษ: เสนอแนวคดเกยวกบทฤษฎอะตอม

โครงสรางอะตอม : แบบจ าลองอะตอม

RMUTP 7

2. อะตอมไมสามารถท าลาย หรอแบงแยกตอไปอกไมได 3. สารประกอบประกอบดวยอะตอมของธาตมากกวา 1 ธาต อตราสวนของอะตอมของธาตจะเปนเลขจ านวนเตมหรอเศษสวนอยางงาย โดยมอตราสวนของจ านวนอะตอมของธาตคงทเสมอ 4. สารประกอบหนงๆ มอตราสวนของอะตอมของธาตทเปนองคประกอบคงท ดงนนสามารถค านวณหาน าหนกสมพทธของอะตอมของธาตตางๆ ได

โครงสรางอะตอม

RMUTP 8

• ฟาราเดย (1791-1867) ศกษาเกยวกบการแยกสลายดวยไฟฟา (Electrolysis) ใหความสมพนธเชงปรมาณระหวางธาตและอนภาคทางไฟฟา

• สโตนย พบวาอนภาคนมมวลและมประจลบแตยงไมสามารถวดคามวลหรอคาประจไดและตงชออนภาคนวา อเลกตรอน

• เซอร โจเซฟ จอหน ทอมสน (J. J. Thomson, 1856-1940 : องกฤษ) : คนพบอนภาคอเลกตรอนและวดคาอตราสวนประจตอมวลของอเลกตรอน “อเลกตรอนเปนอนภาคมลฐานสากลทมอยในอะตอมของธาตทกชนด”

การคนพบอเลกตรอน

RMUTP 9

• จอหน ทอมสน (J. J. Thomson)

J.J. Thomson (1856-1940)

ศกษาเกยวกบการน าไฟฟาของแกสในหลอดรงสแคโทด

RMUTP 10

พบวาไมวาจะใชกาซใดบรรจในหลอดหรอใชโลหะใดเปนแคโทด จะไดรงสทประกอบดวยอนภาคทมประจลบ พงมาทฉากเรองแสงเหมอนเดม เมอค านวณหาอตราสวนของประจตอมวล (e/m) ของอนภาค จะไดคาคงททกครงเทากบ 1.76x108 คลอมบตอกรม สรปวาอะตอมทกชนดมอนภาคทมประจลบเปนองคประกอบเรยกวา อเลกตรอน

• จอหน ทอมสน (J. J. Thomson)

RMUTP 11

แสดงการหกเหของล าอเลกตรอนในสนามไฟฟา

แสดงการหกเหของล าอเลกตรอนในสนามแมเหลก

RMUTP 12

หลอดรงสแคโทดฉายรงสในทศทางตงฉากกบสนามไฟฟาและสนามแมเหลกภายนอก (1) รงสแคโทดจะกระทบปลายหลอดทจด A เมออยในสนามแมเหลก (2) กระทบทจด C เมออยในสนามไฟฟา (3) ทจด B เมอไมมสนามภายนอก

การวดประจตอมวลของอเลกตรอน

RMUTP 13

รงส 3 ชนด ทปลดปลอยออกจากสารกมมนตรภาพรงส

RMUTP 14

โกลดสไตน (1986) ไดคนพบโปรตอนจากการทดลองเกยวกบหลอดรงสแคโทด พบวามอนภาคเคลอนทตรงขามกบรงสแคโทด คอสงเกตพบรงสแอโนด ซงประกอบดวยอนภาคทมประจบวก (ขนาดประจเทากบอเลกตรอน) และหนกประมาณ 1830 เทาของอเลกตรอน อนภาคนมชอวา โปรตอน (Proton)

การคนพบโปรตอน

RMUTP 15

แบบจ าลองอะตอมของทอมสน

“อะตอมมรปรางเปนทรงกลม (แทนพลมพดดง) ทประกอบดวย อเลกตรอนซงมประจลบและมน าหนกเบามาก และมอนภาคประจบวก (เพอใหอะตอมมสมบตเปนกลางทางไฟฟา) และมน าหนกมากกวา แลวมอเลกตรอนกระจดกระจายอยตามทวบรเวณของอะตอม”

ทอมสนเปนคนแรกทเสนอแบบจ าลองของอะตอมขนหลงจากพบวาอะตอมประกอบดวยอเลกตรอนและโปรตอน

RMUTP 16

สรปแบบจ าลองของทอมสน

1. อะตอมประกอบดวยอนภาคทมประจบวก เรยกวา โปรตอน และอนภาคประจลบเรยกวา อเลกตรอน อนภาคทงสองชนดมจ านวนเทากน อะตอมจงเปนกลางทางไฟฟา 2. อะตอมมลกษณะเปนทรงกลม มอเลกตรอนและโปรตอนกระจายทวไป 3. อเลกตรอนมมวลนอยมาก 4. อตราสวนของประจตอมวล e/m ของอนภาคลบ (e) มคาคงท = 1.76x108 คลอมบ/กรม และไมขนกบชนดของแกสหรอชนดของโลหะขวไฟฟาหรอชนดของสารทใชท าหลอดรงสแคโทด 5. อตราสวนของประจตอมวล e/m ของอนภาคบวก (โปรตอน) มคาไมคงท

RMUTP 17

การหาประจและมวลของอเลกตรอน

ประจของ e- = 1.60 x 10-19 คลอมบ

= 9.09 x 10-28 g

มวลของ e- (m) = 1.60 x 10-19 C

1.76 x 108 C/g

โรเบรต แอนดรว มลลแกน (1868-1953) : นกวทยาศาสตรชาวอเมรกาท าการทดลองหยดน ามน (Millikan’s oil-drop experiment) เพอหาคาประจของอเลกตรอนและค านวณมวลของอเลกตรอน

ปจจบนคามวลอเลกตรอนทยอมรบกนคอ 9.10939x10-28 กรม

RMUTP 18

ศกษาการกระเจงของรงสแอลฟาในโลหะ

บางๆ (0.4 m) โดยเขาไดระดมยงรงสแอลฟาซ ง เปนอนภาคทมประจบวก (ประกอบดวยนวเคลยสของฮเลยม 42He) เขาไปในแผนโลหะบางๆ ทท าดวยทองค า แลวใชฉากเรองแสงคอยรบรงส และบนทกมมของรงสแอลฟาทเบยงเบนไป

(Nobel Prize in Chemistry, 1908)

รทเทอรฟอรด (1871-1937)

RMUTP 19

ผลการทดลองพบวา - รงสสวนใหญไมเบยงเบนและสวนนอยทเบยงเบน มคามมเบยงเบนมาก บางสวนมคามมทเบยงเบนทคลายกบ ลกษณะการสะทอนกลบ

แบบจ าลองอะตอมของทอมสนไมสามารถอธบายได!

RMUTP 20

RMUTP 21

รทเทอรฟอรด จงเสนอแบบจ าลองอะตอมขนมาใหม

-

+ + + + -

- -

รงสทชนนวเคลยสโดยตรง จะสะทอนกลบออกมา เนองจากแรงผลกของนวเคลยส

อเลกตรอนมน าหนกนอยกวาอนภาคแอลฟามาก ดงนนจะไมกระเจงรงส และรงสสวนใหญทวงหางจากนวเคลยส จะวงทะลออกไปดวยมมเบยงเบนทนอย

อนภาคแอลฟาทเขาใกลนวเคลยสจะถกผลกออกไป

แสดงวามวลของอะตอม สวนใหญมาจากแกนกลาง(core) ทมขนาดเลกมากแตมความหนาแนนของประจบวกสงมาก ซงอนภาคแอลฟาสะทอนกลบทศทางเดมไดเนองจากแรงผลกระหวางอนภาคแอลฟากบนวเคลยสทมประจบวก)

RMUTP 22

‘‘ถาสมมตวาแบบจ าลองอะตอมของทอมสน ถกตองอนภาคแอลฟาหนงๆ ควรจะทะลผานแผนโลหะ หรออยางมากกจะเบยงเบนเลกนอย เนองจากแรงผลกระหวางอนภาคบวกกบ

บวกของโปรตอน’’

จากผลการทดลอง รทเทอรฟอรด ไดเสนอแบบจ าลองอะตอมใหม

ผลการทดลองนไมสามารถอธบายไดโดยใชแบบจ าลองอะตอมของทอมสน

RMUTP 23

• อนภาคประจบวกทงหมดกระจกรวมกนอยเปนกลมเลกๆและอยตรงกลางเรยกวานวเคลยส • มอเลกตรอนโคจรเปนวงลอมรอบอย • และมจ านวนอเลกตรอนเทากบจ านวนอนภาคประจบวกในนวเคลยส

โครงสรางของอะตอมทเสนอโดยรทเทอรฟอรด

มอนภาคอลฟาสะทอนกลบทศทางเดมไดอยางไร !!!

RMUTP 24

อะตอมประกอบดวยนวเคลยสซงเปนอนภาคบวก(โปรตอน) รวมกนเปนกลมเลกๆอยตรงกลางมอเลกตรอนโคจรลอมรอบดวยจ านวนทเทากนขนาดของนวเคลยสเลกมาก เมอเทยบกบขนาดของอะตอม แตมวลสวนใหญของอะตอมมาจากมวลของนวเคลยส (อเลกตรอนเบามาก)

RMUTP 25

รทเทอรฟอรดและฮารกนสยงไดตงสมมตฐานของการมอยของอนภาคทไมมประจทเรยกวา นวตรอน ขน ทงนเนองจากขอมลทางแมสสเปกโทรกราฟบอกวา ผลรวมของมวลของโปรตอนและอเลกตรอนของธาตทกธาต (ยกเวนไฮโดรเจน 11H) จะนอยกวามวลอะตอมเสมอ แตขณะนนยงไมมการทดลองทสนบสนนสมมตฐาน

แชดวค (Sir James Chadwick: ค.ศ. 1932) ไดทดลองพสจนใหเหนวานวตรอนมจรงเปนผลส าเรจ โดยปลอยรงสแอลฟา (He2+) วงชนแผนโลหะ Be พบวาไดอนภาคชนดหนงออกมา ซงไมมประจไฟฟาหรอเปนกลางมมวลใกลเคยงกบมวลของโปรตอน เรยกวา นวตรอน

Be He 94

42

n C 10

126

RMUTP 26

อนภาคมลฐานของอะตอม

RMUTP 27

สสารประกอบดวยอนภาคทเลกทสดเรยกวา อะตอม เนองจากอะตอมสวนมากมโครงสรางทเสถยร อะตอมจงเปนองคประกอบของทกสงในจกรวาล

โครงสรางของอะตอม ตรงใจกลางหรอนวเคลยสของอะตอมมโปรตอน(ซงมประจเปนบวก) และนวตรอน (ซงไมมประจ) อนภาคทมประจเปนลบเรยกวาอเลกตรอน ซงโคจรรอบนวเคลยสในแตละชนหรอเชลล

RMUTP 28

การชนกนของอนภาค นกวทยาศาสตรคนพบอนภาคใหมๆ โดยการยงอนภาคทเลกกวาอะตอมดวยความเรวสง การชนกนท าใหเกดอนภาคใหมในชวงสนๆ

RMUTP 29

ขอสงสยในแบบจ าลองอะตอมของรทเทอรฟอรด คอ เหตใดอนภาคบวกจงรวมกนอยไดในนวเคลยสเลกๆ ทงๆ ทมแรงผลกระหวางกน และเหตใดอเลกตรอนรอบๆ นวเคลยสจงไมถกดดเขาไปในนวเคลยสทงๆ ทมแรงดงดดระหวางกน

การโคจรของอเลกตรอนจะท าใหสญเสยพลงงานไปเรอยๆ แลวเขาใกลนวเคลยส จนในทสดหายเขาไปในนวเคลยส เปนผลใหโครงสรางอะตอมยบตวลง ซงไมเปนจรง เนองจากอะตอมคงสภาพมาก ดงนนจงตองอาศยทฤษฎอนเพออธบายขอสงสยน

RMUTP 30

1) ท าไมอเลกตรอน ซงมประจตรงขามกบนวเคลยสจงไมถกดดยบไปรวมกบนวเคลยส 2) จากฟสกสดงเดม ถา e- เคลอนทรอบนวเคลยสแบบน จะปลอยพลงงานออกมาในรปสนามแมเหลกตลอดเวลา (ท านองเดยวกบ e- เคลอนทรอบขดลวดไฟฟา)และพลงงานของ e- กควรจะคอยๆ ลดลงเรอยๆ จนกระทง e- ยบรวมกบนวเคลยสในทสด

ถงแมจะมผลการทดลองยนยนนาเชอถอไดแบบจ าลองอะตอมของรทเทอรฟอรด กยงไมสามารถตอบค าถาม 2 ประการตอไปนได

ท าไม e- จงเคลอนทอยไดโดยพลงงานไมหมด”

ฟสกสแผนใหมสามารถตอบค าถามนได ซงเรมจากการศกษาเรองของแสง

RMUTP 31

ค.ศ. 1913 Neils Bohr เปนคนแรกทอธบายถงวธทอเลกตรอนจดเรยงตวในอะตอมและสามารถอธบายปรากฏการณ เกยวกบสเปกตรมของไฮโดรเจนได โดยใชทฤษฎควอนตมของ Planck แทนทฤษฎดงเดมพรอมเสนอแบบจ าลองอะตอมใหสอดคลองกบผลการทดลองของ Balmer ซงเกยวกบสเปกตรมของไฮโดรเจน

แบบจ าลองอะตอมของโบร

อะตอมประกอบดวยนวเคลยสซงม n และ p อยตรงกลางและมอเลกตรอนโคจรลอมรอบเปนวง ๆ โดยระดบพลงงานทอยไกลจากนวเคลยสจะชดกนมากขนและ วงแรก (n = 1) มพลงงานต าสด

RMUTP 32

The Simple Bohr Model :

อเลกตรอนของอะตอม H โคจรรอบนวเคลยสดวย path ทคงท

+

นวเคลยส

n = 1

n = 2

ระดบพลงงาน

ตามจรงแลวอเลกตรอนโคจรเปนทรงกลม (ไมใชเปนวงกลม)

+ อะตอม : ประกอบดวย นวเคลยส (n+p) ซงมประจบวก และ e- ซงมประจลบโคจรลอมรอบนวเคลยสเปนชน ๆ หรอเปนระดบพลงงาน (n)

RMUTP

สญลกษณอะตอม

33

RMUTP 34

RMUTP 35

0n) ,(1p H1

1

1n) ,(1p H2

1

2n) ,(1p H3

1

ไอโซโทป (Isotope)

อะตอมของธาตชนดเดยวกนทมเลขมวลตางกนหรอธาตทมจ านวนโปรตอนเทากน แตจ านวนนวตรอนไมเทากน

จ านวนโปรตอนเทากน จ านวนนวตรอนไมเทากน

RMUTP 36

RMUTP 37

RMUTP

ไอออน : อะตอมหรอกลมอะตอมทมประจทางไฟฟาไมเทากบศนย

38

Cation - a positively charged ion Anion - a negatively charged ion

RMUTP 39

ออรบทลเชงอะตอม (atomic orbitals)

“ความนาจะเปนทจะพบอเลกตรอนรอบๆ นวเคลยส”

เนองจากอเลกตรอนมไดหยดนงอยกบท แตอเลกตรอน โคจรรอบนวเคลยส และจะถกพบวาอยบรเวณใดบรเวณหนงตามวงตามวงโคจรของมน ซงวงโคจรนเรยกวา ออรบทล หรอกลาวอกนยหนงไดวา ออรบทล คอบรเวณทจะพบอเลกตรอน

การพจารณาวงโคจรของอเลกตรอนตามฟงกชนคลนทไดจากการถอดสมการชเรอดงเงอร อาจแยกไดเปน 2 สวน คอ สวนเชงรศม และสวนเชงมม

ทฤษฏควอนตม (Quantum Theory)

RMUTP 40

ความหนาแนนของอเลกตรอนหรอบรเวณทจะพบอเลกตรอนขนกบรปรางสามมตของออรบทลซงจะมรปรางเฉพาะตว เชน พวก s-ออรบทล จะมรปรางเปนทรงกลม แสดงใหเหนวา โอกาสทจะพบอเลกตรอนจะเหมอนๆ กนหมดทกๆ ทศทาง ในขณะท การกระจายของอเลกตรอนของ พวก p-ออรบทล หรอ d-ออรบทล จะไมเทากนทกทศทาง โอกาสทจะพบอเลกตรอนจงไมเทากนทกจด

รปรางของออรบทลเชงอะตอม (atomic orbitals)

รปรางของออรบทลสามารถแสดงไดโดยดงตอไปน

RMUTP 41

พวก s-ออรบทล

• มรปรางเปนทรงกลมและมเพยงออรบทลเดยวเสมอ ขนาดของออรบทลจะโตขนเมอ n มคาสงขน และมระดบพลงงานสงขนดวย เชนขนาด s-ออรบทล: 1s < 2s < 3s

RMUTP 42

• มรปรางคลายลกตมยกน าหนก (dumb-bell) • ม 3 ออรบทล (px, py และ pz) ทมทศทางตามแกนทตงฉากกน

พวก p-ออรบทล

RMUTP 43

พวก d-ออรบทล

• ม 5 ออรบทล ทมรปรางและทศทางของออรบทล แตกตางกนไป โดยท สามออรบทล ไดแก dxy, dyz และ dxz จะอยบนระนาบ และอกสองออรบทล dz2 และ dx2-y2 อยบนแกน

RMUTP 44

หมนตามเขมนาฬกา สปนลง (spin down)

หมนทวนเขมนาฬกาหรอสปนขน (spin up)

ทศของการหมนรอบตวเอง (spin) ของอเลกตรอน ม 2 แบบ คอ แบบหมนทวนเขมนาฬกา และ แบบหมนตามเขมนาฬกา

RMUTP 45

n =1

n =2

n =3 n =4 n =5

วงโคจรของอเลกตรอนมลกษณะเปนชนๆ และมพลงงานเปนคาเฉพาะตวแผนภาพของระดบพลงงานทอเลกตรอนโคจรอย

สถานะพน

สถานะกระตนล าดบแรก

n =

พลง

งานเพมข

น

ระดบพลงงานของอะตอม

n=1 n=2

n=3

RMUTP 46

วงโคจรอเลกตรอนจะมลกษณะเปนชนๆ และมพลงงานเปนคาเฉพาะตว ชองวางระดบพลงงานในแตละชน n จะลดลง เมอคา n เพมขน (ล าดบชนสงขน) โดยท n คอ ระดบพลงงานหลก (principal energy level) หรอเชลล (shell) ซงเปนเลขจ านวนเตม ตวอยางเชน

n = 1 เรยกวา ระดบพลงงานหลกล าดบทหนง หรอ K-shell n = 2 เรยกวา ระดบพลงงานหลกล าดบทสอง หรอ M-shell n = 3 เรยกวา ระดบพลงงานหลกล าดบทสาม หรอ N-shell n = 4 เรยกวา ระดบพลงงานหลกล าดบทส หรอ O-shell

ในแตละระดบพลงงานหลก ยงอาจมระดบยอย (sublevel) หรอ ชนยอย (subshell) หนงหรอมากกวาหนงระดบ

RMUTP 47

ระดบพลงงานหลก ระดบพลงงานยอย

n = 1 1s

n = 2 2s, 2p

n = 3 3s, 3p, 3d

n = 4 4s, 4p, 4d, 4f

n = 5 5s, 5p, 5d, 5f, 5g

n = 6 6s, 6p, 6d, 6f, 6g, 6h

สรป: ระดบพลงงานหลกและระดบพลงงานยอย

RMUTP 48

RMUTP 49

จ านวนอเลกตรอนทมากทสดในระดบพลงงานตางๆ

จ านวนอเลกตรอนทมากทสดทบรรจในแตละระดบพลงงานสามารถค านวณไดจากสตร 2n2 (เมอ n คอ ระดบพลงงานหลก)

RMUTP 50

โครงแบบอเลกตรอน (Electron Configuration)

แผนภาพแสดงล าดบพลงงานของออรบทลตางๆของอะตอม

n=1 n=2 n=3 n=4

RMUTP 51

พลงงาน

เพมขน

n=1 n=2 n=3 n=4

1s 2s

2p 3s

3p

3d 4s 4p แผนภาพแสดง

ล าดบพลงงานของออรบทลตางๆของอะตอมทมหลายอเลกตรอน

RMUTP 52

แผนภาพแสดงล าดบในการบรรจอเลกตรอนในออรบทล

RMUTP 53

การบรรจอเลกตรอนของอะตอมหนงๆ ในออรบทลมหลกดงน 1. ใชหลกของเพาล (ในแตละออรบทล จะมอเลกตรอนไดมากทสด 2 ตว) 2. บรรจอเลกตรอนของอะตอมนนเขาไปในออรบทลตางๆ จนครบจ านวนอเลกตรอนทมอย โดยบรรจอเลกตรอนในออรบทลทมพลงงานต าสดทยงวางอยเสยกอน 3. ใชกฎของฮนด (Hund’s rule) “การบรรจอเลกตรอนในออรบทลทมระดบพลงงานเทากน (degenerate orbitals) จะบรรจในลกษณะทท าใหมอเลกตรอนเดยวมากทสดเทาทจะมากได” 4. ในออรบทลทมระดบพลงงานเทากน ถามจดเรยงเวเลนซอเลกตรอนอยเตมทกออรบทล จะเรยกวา การบรรจเตม (filled configuration) การบรรจครง (half-filled configuration)

หลกเอาฟบาว (Aufbau Principle)

RMUTP 54

Pauli Exclusion Principle

RMUTP 55

Hund’s rule

“การบรรจอเลกตรอนในออรบทลทมระดบพลงงานเทากน (degenerate orbitals) จะบรรจในลกษณะทท าใหมอเลกตรอนเดยวมากทสดเทาทจะมากได”

RMUTP 56

RMUTP 57

RMUTP 58

RMUTP 59

เพอใหการแสดงการจดเรยงอเลกตรอนของอะตอมของธาตทมจ านวนอเลกตรอนอยมากกระชบขน เราอาจยอใหสนลงโดยใชสญลกษณของธาตเฉอยเปนสญลกษณแกน (Core symbol) ดงน

[He] = 1s2

[Ne] = 1s2 2s2 2p6

[Ar] = 1s2 2s2 2p6 3s2 3 p6

[Kr] = 1s2 2s2 2p6 3s2 3 p6 4s2 3d10 4p6

[Xe] = 1s2 2s2 2p6 3s2 3 p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6

[Rn] = 1s2 2s2 2p6 3s2 3 p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2

4f14 5d10 6p6

RMUTP 60

Fe : [Ar]4s23d6

Fe2+ : [Ar]4s03d6 or [Ar]3d6 Fe3+ : [Ar]4s03d5 or [Ar]3d5

Mn : [Ar]4s23d5

Mn2+ : [Ar]4s03d5 or [Ar]3d5

การจดเรยงอเลกตรอนของโลหะแทรนสชน

การเกดแคทไอออนของธาตทรานสชนไดจากการดงอเลกตรอนจากออรบทล ns กอนแลวจงดงออกจากออรบทล (n-1)d เชน

RMUTP 61

โครงแบบอเลกตรอนของโลหะแทรนซชน

RMUTP 62

ยงมธาตบางชนดทมการจดเรยงอเลกตรอนไมเปนไปตามหลกเกณฑขางตน เชน ธาตโครเมยม หรอธาตทองแดง เปนตน

Cr (Z=24): [Ar] 4s1 3d5

4s [Ar]

Cu (Z=29): [Ar] 4s1 3d10

4s [Ar] 3d

3d

RMUTP 63

ns

1

ns

2

ns

2n

p1

ns

2n

p2

ns

2n

p3

ns

2n

p4

ns

2n

p5

ns

2n

p6

d1

d5

d1

0

4f

5f

การจดเรยงอเลกตรอนชนนอกสดของธาต

RMUTP 64

ไอออน (Ion)

แคทไอออน (Cation) ประจสทธเปนบวก

มจ านวนอเลกตรอนนอยกวาโปรตอน H+, Li+, NH4

+

แอนไอออน (Anion) ประจสทธเปนลบ

มจ านวนอเลกตรอนมากกวาโปรตอน Cl-, S2-, PO4

3-

สญเสยอเลกตรอน รบอเลกตรอน

RMUTP 65

RMUTP 66

H+ = ไฮโดรเจนไอออน, ไฮโดรเนยมไอออน หรอโปรตอน

H- = ไฮไดรด ไอออน Li+ = ลเธยมไอออน I- = ไอโอไดด ไอออน Br- = โบรไมดไอออน Mg2+ = แมกนเซยมไอออน Ag+ = ซลเวอรไอออน

ตวอยางชนดการเรยกชอไอออนบางชนด

Monoatomic ions Polyatomic ions

NH4+ = แอมโมเนยไอออน

SO42- = ซลเฟตไอออน

Cr2O72- = ไดโครเมตไอออน

MnO4- = แมงกาเนตไอออน

CH3COO- = อะซเตตไอออน NO3

- = ไนเตรตไอออน NO2

- = ไนไทรทไอออน PO4

3- = ฟอตเฟตไอออน ClO4

- = คลอเรตไอออน