chap 3 atomic structure
TRANSCRIPT
บทท 3โครงสรางอะตอม
(Atomic Structure)
3-1
3-2
ทฤษฎอะตอมของ Dalton (1808)
John Dalton
1. สสารทกชนดประกอบขนจาก อนภาคขนาดเลก ทเรยกวา อะตอม ซงไมสามารถแบงแยกหรอสญหายไปได2. อะตอมของธาตแตละชนดจะมมวลและ
สมบตเหมอนกนทกประการและแตกตางจากอะตอมของธาตอน3. อะตอมของธาตหนงไมสามารถเปลยนไปเปนอะตอมของธาตชนดอนได4. สารประกอบแตละชนดไดจากการรวมตวกนของอะตอมธาตตงแตสองชนด ดวยอตราสวนจ านวนอะตอมคงท
ทฤษฎอะตอมของดาลตน (Dalton)1. ธาต (element) ประกอบดวยอนภาคขนาดเลกมากเรยกวา
อะตอม อะตอมของธาตหนง ๆ จะมลกษณะเหมอนกน มขนาดและมวลเทากน และมสมบตทางเคมเหมอนกนอะตอมของธาตหนงจะแตกตางจากอะตอมของธาตอน ๆ
2. สารประกอบ (compounds) ประกอบดวยอะตอมของธาตมากกวาหนงชนด โดยมอตราสวนของจ านวนอะตอมของธาตคงทเสมอ
3. ปฏกรยาเคมเกดจากการจดเรยงตวใหมของอะตอมโดยอะตอมไมไดถกสรางขนใหมหรอถกท าลายลง
3-3
4
ทฤษฎอะตอมสมยใหม
ดาลตนกลาวไววา :อะตอมของธาตแตละชนดจะมมวลและสมบตเหมอนกนทกประการและแตกตางจากอะตอมของธาตอน
ทฤษฎอะตอมสมยใหม :อะตอมของธาตแตละชนดจะมมวลเฉลยเปนคาเฉพาะเหมอนกน กลาวอกนย คอ อะตอมชนดเดยวกนอาจมมวลตางกน แตมวลเฉลยเทากน
3-4
5
ทฤษฎอะตอมสมยใหม
ดาลตนกลาวไววา :ปฏกรยาเคมเกดจากการจดเรยงตวใหมของอะตอมโดยอะตอมไมไดถกสรางขนใหมหรอถกท าลายลง
ทฤษฎอะตอมสมยใหม :อะตอมของธาตไมสามารถถกสรางขนใหมหรอท าลายลงดวยปฏกรยาธรรมดา แตสามารถท าไดโดยอาศยปฏกรยานวเคลยร
3-5
กฎสดสวนพหคณLaw of Multiple Proportions
อตราสวนมวลของ O ใน CO และ CO2 เปน 1:2 เมอใหมวลของ C คงท
11=
12=
ถาธาตสองธาตสามารถเกดสารประกอบไดมากกวาหนงชนดอตราสวนมวลของธาตชนดหนงทรวมกบธาตอกชนดหนงทมมวลคงทในสารประกอบทตางกนนนจะเปนเลขสดสวนของจ านวนเตมนอย ๆ เชน
3-6
73-7
กฎทรงมวลLaw of Conservation of Mass
3-8
16 X + 8 Y 8 X2Y
93-9
รงสแคโทดจะเบนเขาหาขวแอโนดเสมอ
1. รงสแคโทดเดนทางเปนเสนตรง2. มประจลบ เบยงเบนในสนามไฟฟาและสนามแมเหลก3. มคาประจตอมวลคงท จากการศกษาเกยวกบ Oil - drop
experiment ของ แอนดรว มลลแกน พบวา อนภาคในรงสแคโทดมคาประจตอมวลคงท 1.76 x 108 คลอมบตอกรม ไมวาจะใชโลหะชนดใดเปนขวไฟฟาหรอแกสทใชบรรจในหลอดรงสแคโทดกตาม ดงนนจงสรปวา อนภาคในรงสแคโทดเปนอนภาคมลฐานของอะตอมและมประจลบ ตอมาเรยกวา อนภาคอเลกตรอน
รงสแคโทด มสมบตดงน
3-10
113-11
123-12
การวดประจตอมวลของอเลกตรอน โดย J.J. Thomson (1906 Nobel Prize in Physics)
ประจตอมวลของอเลกตรอน = -1.76 x 108 C/g3-13
ค.ศ. 1886 โกลด สไตน ไดคนพบโปรตอนจากการทดลองเกยวกบหลอดรงสแคโทด พบวามอนภาคเคลอนทตรงขามกบรงสแคโทด เรยกวา รงสแคนนอน หรอ รงสบวก พรอมศกษา สมบตของรงสชนดน และไดมการทดลองหา คา
ของโปรตอนในเวลาตอมา โดยบรรจแกส H2
ในหลอด
3-14
AnodeCathodeโมเลกลของแกส
ฉากเรองแสงรงสแคโทด (รงส e-)รงสแคนนอน
(รงสโปรตอนหรอรงสบวก) 3-15
• The first experimental evidence of protons came from the study of
canal rays observed in special cathode ray tube with a perforated
anode.
Protons - Subatomic particles with a unit of positive charge (+1).
• Proton Charge: +1.602 x 10-19 C
• Proton Mass: 1.673 x 10-24 g 3-16
17
3-17
ประจของอเลกตรอน = -1.60 x 10-19 Cประจตอมวลของอเลกตรอน = -1.76 x 108 C/gมวลของอเลกตรอน = 9.10 x 10-28 g
การหาประจของอเลกตรอนโดยMillikan
3-18
193-19
กมมนตภาพรงส : ปรากฏการณทธาตปลอยอนภาคหรอเปลงรงสจากอะตอมของมน
Henri Becquerel คนพบปรากฏการณกมมนตภาพรงส
อนภาคหรอรงสทส าคญ 3 ชนด ดงนอนภาคแอลฟา : 2 He2+ ประจบวก
มมวลอะตอม 4.0026 amuอนภาคบตา : 0e-1 ประจลบ มมวล 1/1837 amuรงสแกมมา : มพลงงานสงและมความสามารถในการ
ทะลทะลวงสง ไมมประจ3-20
(Uranium compound)
รงส 3 ชนด ทปลดปลอยออกจากสารกมมนตรงส
3-21
1. ประจบวกในอะตอมจะอยบรเวณใจกลางนวเคลยส2. โปรตอน (p) จะมประจ (+) ตรงขามกบของอเลกตรอน (-)3. มวลของโปรตอนเปน 1840 เทาของ e- (1.67 x 10-24 g)
(1908 Nobel Prize in Chemistry)
การคนพบโปรตอนและนวเคลยสของ Rutherford (1908 Nobel Prize in Chemistry)
3-22
รศมอะตอม (atomic radius) ~ 100 pm = 1 x 10-10 m รศมนวเคลยส (nuclear radius) ~ 5 x 10-3 pm = 5 x 10-15 m
แบบจ าลองอะตอมของ Rutherford
1 pm = 1 x 10-12 m
3-23
ผลการทดลองสรปไดวา1. รงสสวนใหญทะลผานแผนทองค าไปในแนวเดมไมเบยงเบน แสดงวา ภายในอะตอมมชองวาง
2. รงสสวนนอยเบยงเบนจากแนวเดมเลกนอย แสดงวารงสวงเขาใกลสวนทเปนบวก
3. รงสสวนนอยสะทอนกลบ แสดงวารงสชนกบสวนทเปนบวก
+ + +
+ + +
-
-
-
-
-
-
3-24
การทดลองของ Chadwick
H อะตอมม 1 p, He อะตอม ม 2 pมวลของ He/มวลของ H ควร = 2มวลของ He/มวลของ H ทหาได = 4
a + 9Be 1n + 12C + energy
นวตรอน (n) มประจเปนกลาง (0)
มวลของนวตรอน ~ มวลของโปรตรอน = 1.67 x 10-24 g3-25
อนภาคทเลกกวาอะตอม(Subatomic particles)
Particle Mass
(g) Charge
(Coulombs) Charge (units)
Electron (e-) 9.1 x 10
-28 -1.6 x 10
-19 -1
Proton (p+) 1.67 x 10
-24 +1.6 x 10
-19 +1
Neutron (n) 1.67 x 10-24
0 0
มวลของ p = มวลของ n = 1840 x มวลของ e-
3-26
เลขอะตอม (Z) = จ านวนโปรตอนในนวเคลยส
เลขมวล (A) = จ านวนโปรตอน + จ านวนนวตรอน= เลขอะตอม (Z) + จ านวนนวตรอน
ไอโซโทป คอ อะตอมของธาตชนดเดยวกน (X) แตมจ านวนนวตรอนในนวเคลยสทแตกตางกน
XAZ
H11 H (D)2
1 H (T)31
U23592 U238
92
เลขมวลเลขอะตอม สญลกษณของธาต
3-27
3-28
293-29
มโปรตอน นวตรอน และอเลกตรอนเทาไร ?C146
มโปรตอน นวตรอน และอเลกตรอนเทาไร ?C116
6 โปรตอน, 8 (14 - 6) นวตรอน, 6 อเลกตรอน
6 โปรตรอน, 5 (11 - 6) นวตรอน, 6 อเลกตรอน
การหาจ านวน subatomic particles ในไอโซโทป
3-30
313-31
32
Period
Gro
up
Alk
ali M
eta
l
Nob
le G
as
Halo
gen
Alk
ali E
arth
Me
tal
3-32
โมเลกล คอ การรวมกลมกนของอะตอมตงแตสองอะตอมขนไปโดยมการเรยงตวทแนนอนเชอมกนดวยพนธะเคม
H2 H2O NH3 CH4
diatomic molecule คอ โมเลกลทมเพยง 2 อะตอม
H2, N2, O2, Br2, HCl, COpolyatomic molecule คอ โมเลกลทมมากกวา 2 อะตอม
O3, H2O, NH3, CH43-33
ไอออน เปนอะตอมหรอกลมของอะตอมทมประจเปนบวกหรอลบแคทไอออน (cation) : ไอออนทมประจบวก
ถาหากอะตอมทเปนกลางสญเสยอเลกตรอน 1 ตวหรอมากกวาจะกลายสภาพเปนแคทไอออน
Na 11 โปรตอน11 อเลกตรอน
Na+ 11 โปรตอน10 อเลกตรอน
Cl 17 โปรตอน17 อเลกตรอน
Cl- 17 โปรตอน18 อเลกตรอน
แอนไอออน (anion) : ไอออนทมประจลบถาหากอะตอมทเปนกลางไดรบอเลกตรอน 1 ตวหรอมาก
กวาจะกลายสภาพเปนแอนไอออน
3-34
monatomic ion คอ ไอออนทมเพยงอะตอมเดยว
polyatomic ion คอ ไอออนทมหลายอะตอม
Na+, Cl-, Ca2+, O2-, Al3+, N3-
OH-, CN-, NH4+, NO3
-
3-35
13 โปรตอน, 10 (13 - 3) อเลกตรอน
34 โปรตอน, 36 (34 + 2) อเลกตรอน
ไอออนและ subatomic particles ?
มโปรตอนและอเลกตรอนจ านวนเทาไร ?Al2713
3+
Se7834
2- มโปรตอนและอเลกตรอนจ านวนเทาไร ?
3-36
373-37
สตรและแบบจ าลองโมเลกล
3-38
3-39
โครงสรางอะตอม (Atomic Structure)
การจดเรยงอเลกตรอนของอะตอม ? Shells และ orbitals ?การจดเรยงอเลกตรอน เหมอนการใหผพกอาศยเขาในคอนโด ?
วาเลนซอเลกตรอน (valence electrons) ?
3-40
ปรศนาของอะตอม
โปรตอนและอเลกตรอนดงดดกนดวยสภาพประจทแตกตางกน
อเลกตรอนเคลอนทรอบนวเคลยสในรปแบบคลน wave - liked
แมอะตอมมโครงสรางดงทกลาว กยงคงสภาพอยได
3-41
สมบตคลน - อนภาค
JJ Thomson ไดรบรางวลโนเบล ในการศกษาอเลกตรอนวาเปนอนภาคGeorge Thomson ผเปนลก ไดรบรางวลโนเบลในการศกษาอเลกตรอนวาเปนคลน
423-42
43
ความถ (Frequency; ) เปนจ านวนของคลนทเคลอนทผานจด ๆ หนงในเวลา 1 วนาท (Hz = 1 cycle/s)
ความเรว (u) ของคลน = x 3-43
443-44
453-45
463-46
ทฤษฎควอนตม (quantum theory) ของ Planckเมอใหความรอนแกของแขงสด า (black body) ของแขงจะปลอยรงสแมเหลกไฟฟาออกมา จากการทดลองพบวา พลงงานทแผออกมาในแตละชวงอณหภมของชนวตถขนอยกบความถคลน ซงขดกบทฤษฎคลาสสกทวาพลงงานขนกบความเขมของแสงเพยงอยางเดยวPlanck กลาว วาพลงงานแสงจะถกปลอย (emit) หรอดดกลน (absorb) ในหนวย ควอนตม (quantum) ซงหมายถงหนวยทเลกทสดของปรมาณพลงงานคลนแมเหลกไฟฟาทถกปลอยหรอดดกลน
E = h x Planck’s constant (h)H = 6.63 x 10-34 J.s 3-47
พลงงาน (E) ของรงสแมเหลกไฟฟาขนอยกบความถ ()
E = hE = พลงงาน Joules (kg.m2/s2)h = คาคงทของ Planck (6.626 x 10-34 J.s) = ความถ (hz, sec-1)
3-48
49
3-49
503-50
3-51
523-52
533-53
543-54
แบบจ าลองอะตอมของโบร
ศกษาสเปกตรมของสารหรอธาต พบวา เมอเผาสารประกอบของโลหะชนดเดยวกน จะเหนสของเปลวไฟหรอเสนสเปกตรมสเดยวกนเสมอไป
เกลอของโซเดยม : สเหลอง
เกลอของแคลเซยม : สแดงอฐ
เกลอของแบเรยม : สเขยว3-55
อเลกตรอนแตละตวทอยรอบนวเคลยสจะอยท
พลงงานต า เรยกวา สภาวะพน (ground state)
เมอไดรบพลงงานจะท าใหอเลกตรอนไปอยท
สภาวะเรา (excited state) ซงจะไมอยตว
จะคายพลงงานออกมาในรปของพลงงานแสง
ซงมสตาง ๆ หรอเสนสเปกตรม
3-56
E = h V
E = h V = hc
E = พลงงาน หนวย จลh = คาคงทของแพลงค = 6.625 x 10-34 จล - วนาทv = ความถของคลนแมเหลกไฟฟา หนวย เฮรตc = ความเรวของคลนแมเหลกไฟฟาในสญญากาศ
= 3 x 10 8 เมตรตอวนาท
สภาวะเรา
สภาวะพน
3-57
ดงนน แบบจ าลองอะตอมของโบร
จะเปน
* ทรงกลม
* แกนกลางเปนนวเคลยสซงมโปรตอนและนวตรอน
* มอเลกตรอนวงวนอยรอบ ๆ
* โดยชนทอยตดกบนวเคลยสทสด เรยกวา K shell
* เรยกชนตอ ๆ มา เปน L, M และ N ตามล าดบ
3-58
การจดอเลกตรอนในอะตอม จากการศกษาแบบจ าลองอะตอมของ
โบร ท าใหทราบวา การจดอเลกตรอนในระดบพลงงานตาง ๆ
ระดบพลงงาน (n) จ านวนอเลกตรอนทมไดสงสด
n = 1 2
n = 2 8
n = 3 18
n = 4 32
n = 5 50
n = 6 72
n = 7 98 3-59
อเลกตรอนวงอยรอบ ๆ นวเคลยส
ระยะหางจากนวเคลยสไมเทากน
วงดวยความเรวสงมาก
บอกต าแหนงทแนนอนไมได
บอกโอกาสทจะพบอเลกตรอนทชนนน ๆ บรเวณไหนเทานน
แบบจ าลองอะตอมแบบกลมหมอก
3-60
แกนกลางของอะตอมและเวเลนซอเลกตรอน
เมออะตอมเกดปฏกรยาเคม e- และออรบทลทมระดบ
พลงงานสงสดเทานนทจะมบทบาท เนองจากตองการ
พลงงานนอยทสดส าหรบการเปลยนแปลง
e- ในระดบพลงงานสงสดเรยกวา เวเลนซอเลกตรอน
และเรยกออรบทลวา เวเลนซออรบทล
e- และออรบทลทเหลอ เรยกวา แกนกลางของอะตอมซงมโครงสรางสมนยกบแกสเฉอย
3-61
รปทรงตาง ๆ ของกลมหมอกอเลกตรอน จะขนอยกบระดบพลงงานของอเลกตรอน การใชทฤษฎควอนตม จะสามารถอธบายการจดเรยงตวของอเลกตรอนรอบนวเคลยส ไดวาอเลกตรอนจดเรยงตวเปนออรบทล(orbital) ในระดบพลงงานยอย s, p, d, f แตละออรบทล จะบรรจอเลกตรอนเปนค ดงน
แตละออรบทลจะมรปรางลกษณะแตกตางกน ขนอยกบการเคลอนทของอเลกตรอนในออรบทล และระดบพลงงานของอเลกตรอนในออรบทลนน ๆ เชน
s - orbital ม 1 ออรบทล หรอ 2 อเลกตรอนp - orbital ม 3 ออรบทล หรอ 6 อเลกตรอนd - orbital ม 5 ออรบทล หรอ 10 อเลกตรอนf - orbital ม 7 ออรบทล หรอ 14 อเลกตรอน
3-62
s - orbital มลกษณะเปนทรงกลม
p - orbital มลกษณะเปนกรวยคลายดมเบล ลกษณะแตกตาง
กน 3 แบบตามจ านวนอเลกตรอนใน 3 ออรบทล คอ Px,
Py, Pz
d - orbital มลกษณะและรปทรงของกลมหมอก แตกตางกน
5 แบบตามจ านวนอเลกตรอนใน 5 ออรบทล คอ dx –y , dz ,
dxy , dyz , dxz
2 2 2
3-63
Px Py Pz
s - orbital
p - orbital
dx2
-y2 dxy dxz dyz dz
2
d - orbital
3-64
การจดอเลกตรอนในระดบพลงงานยอย(subshell / energy sublevel)
3-65
จากการศกษาสเปกตรมและกลศาสตรควอนตมของคลนท าใหทราบวา ระดบพลงงานของอเลกตรอน ในระดบพลงงานเดยวกน ยงแบงเปนระดบพลงงานยอยตาง ๆ ซงม 4 ระดบพลงงานยอย ไดแก s, p, d , f subshell แตละระดบพลงงานยอยจะมจ านวนอเลกตรอนตาง ๆ กนดงน
ระดบพลงงานหลก ระดบพลงงานยอย จ านวนอเลกตรอน
n=1 1s 2n=2 2s 2
2p 6n=3 3s 2
3p 63d 10
n=4 4s 24p 64d 104f 14 3-66
สญลกษณนวเคลยร : สญลกษณทแสดงจ านวนอนภาคทงหมดในอะตอมของแตละธาต
X
X = สญลกษณของธาต A = เลขมวล (Mass number) : โปรตอน + นวตรอน Z = เลขอะตอม (Atomic number) : โปรตอนซง
เทากบจ านวนอเลกตรอน
AZ
3-67
Ca
ธาตแคลเซยม ซงประกอบดวย A = 40 = p + n Z = 20 = p ดงนน จงม p = e = 20 และ n = 40 - 20 = 20
4020
3-68
เลขควอนตม (Quantum Numbers)
แบบจ าลองของโบร ใชเลขควอนตม n ในการอธบายวงโคจรของ e-
แบบจ าลองคลน ใชเลขควอนตมสามชนดในการอธบายการกระจายของ e- ในอะตอม คอ n, l, m
3-69
เลขควอนตม (Quantum Number)
1. Principal Quantum Number (n)
n = 1, 2, 3, ... .
ถา n มคามากขน e- จะอยหางจากนวเคลยสมากขน
พลงงานมากขน เสถยรนอยลง และออรบทลมขนาดใหญขน
3-70
2. Orbital Quantum Number หรอ Angular Momentum Quantum Number (l)
l บอกรปรางของออรบทล l = 0, 1, 2 , … , n-1 (ม n คา)
จะบอกวา l มคาเทาใดตองทราบ n กอน เชน
n = 1 , l มคาได 1 คา คอ 0 s - orbital
n = 2 , l มคาได 2 คา คอ 0,1 p - orbital
n = 3 , l มคาได 3 คา คอ 0, 1, 2 d - orbital3-71
3. Magnetic Quantum Number (m)
อธบายการจดเรยงตวของออรบทล
จ านวนคาของ m แสดงจ านวนออรบทลส าหรบ l แตละคา l = 0 , m = 0 (s ม 1 ออรบทล)
คา m ขนกบ lm = มได (2l + 1) และคาเรมจาก (-1) (ผาน0) ถง (+1)
l = 1 , m = -1, 0, 1 (p ม 3 ออรบทล)
l = 2 , m = -2, -1, 0, 1, 2 (d ม 5 ออรบทล)3-72
4. Electron Spin Quantum Number (s)
e- จะหมน (spin) รอบ
แกนทผานจดศนยกลาง
ท าใหเกดสนามแมเหลก
s ไมมผลตอพลงงาน ขนาด รปราง หรอ การจดเรยง ตวของออรบทล แตแสดงการจดเรยง e- ในออรบทล
e-
s = -1/2
N
Ss = +1/2
e-
S
N
e-
Counter - clockwisespin (high energy)
Clockwise spin (low energy)
3-73
ความสมพนธระหวาง quantum numbers และ atomic orbitals
2 3d -2,-1,0,1,2 5 3dxy , 3dyz , 3dxz
3d x2- y2 , 3dz
2
n l subshell m no. of orbitals atomic orbitals
1 0 1s 0 1 1s2 0 2s 0 1 2s
1 2p -1,0,1 3 2px, 2py, 2pz
3 0 3s 0 1 3s1 3p -1,0,1 3 3px, 3py, 3pz
3-74
ความสมพนธระหวาง quantum numbers และ atomic orbitals
n l subshell m no. of orbitals atomic orbitals
3 4f -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3 7
4 0 4s 0 1 4s1 4p -1, 0, 1 3 4px, 4py, 4pz
2 4d -2,-1, 0, 1, 2 5 4dxy , 4dyz , 4dxz, 4dx
2-y2 , 4dz
2
3-75
โครงแบบอเลกตรอน ELECTRON CONFIGURATION
ใชแสดงการกระจายของ e- ใน atomic orbitals ตาง ๆ
Hydrogen ( Z = 1)Electron Configuration
1s1n
l
จ านวน e- ในออรบทล
3-76
H1s1
Orbital Diagram
Helium ( Z = 2 )Electron configuration 1s2
He1s2
3-77
หลกกดกนเพาล(Pauli Exclusion Principle)
ถา 2 e- ในอะตอม มคา n, l, m เหมอนกน (อยใน atomic orbital เดยวกน) จะตองมคา s ตางกน
ไมม e- คใดในอะตอม มเลขควอนตมทงสเทากน
แตละออรบทล จะบรรจ e- ไดมากทสด 2 e- ซงม สปนตรงกนขาม (s ตางกน)
3-78
Diamagnetism and Paramagnetism
พาราแมกเนตก
e- e-N
S
e-
N
S
e-
ไดอะแมกเนตก
e- e-N
S
e-
S
N
e-
3-79
3Li1s 2s
1H 1s
Paramagnetic
Paramagnetic
Paired electron Unpaired electron
Diamagnetic2He
1s
3-80
4Be1s 2s 2p
ใน principal quantum number เดยวกนระดบพลงงาน s < p < d < f < …
2px, 2py, 2pz มพลงงานเทากน
ออรบทลทมพลงงานเทากน เรยกวา
“degenerate orbitals”
diamagnetic
paramagnetic5B1s 2s 2p
3-81
หรอ C1s2 2s2 2p2
หลกเกณฑฮนด (Hund ’s Rule)
การจดเรยง e- ในออรบทลทเสถยรทสด คอ การจดเรยง
แบบทมจ านวนสปนในทศทางเดยวกนมากทสด
6CElectron Configuration 1s2 2s2 2p2
paramagnetic
3-82
Element Total e- orbital diagram Electron ConfigurationH 1 1s1
He 2 1s2
Li 3 1s22s1 = [He] 2s1
Be 4 1s22s2 = [He] 2s2
B 5 1s22s22p1 = [He] 2s22p1
C 6 1s22s22p2 = [He] 2s22p2
N 7 1s22s22p3 = [He] 2s22p3
O 8 1s22s22p4 = [He] 2s22p4
F 9 1s22s22p5 = [He] 2s22p5
Ne 10 1s22s22p6 = [He] 2s22p6
Na 11 1s22s22p63s1 = [Ne] 3s11s 2s 2p 3s 3-83
การจดเรยงของอเลกตรอนทไมเปนไปตามกฎของฮนด
มธาต 9 ธาต ทจดเรยงอเลกตรอนไมเปนไปตามกฎของฮนด เพราะถาจดเรยงตามกฎของฮนด จะขดกบผลการทดสอบสมบตทางแมเหลกของธาตเหลาน ดงตาราง
3-84
เลขอะตอม ธาต เรยงตามกฎของฮนด เรยงใหสอดคลองกบสมบตแมเหลก
242942464757787989
CrCuMoPdAgLaPtAuAc
18[Ar] 3d4 4s2
18[Ar] 3d9 4s2
36[Kr] 4d4 4s2
36[Kr] 4d8 4s2
36[Kr] 4d9 4s2
53[Xe] 4f1 6s2
53[Xe] 4f14 5d8 6s2
53[Xe] 4f14 5d9 6s2
86[Rn] 5f1 7s2
18[Ar] 3d5 4s1
18[Ar] 3d10 4s1
36[Kr] 4d5 4s1
36[Kr] 4d10
36[Kr] 4d10 5s1
53[Xe] 5d1 6s2
53[Xe] 4f14 5d9 6s1
53[Xe] 4f14 5d10 6s1
86[Rn] 6d1 7s2
หมายเหต : 4f และ 5d, 5f และ 6d มพลงงานใกลเคยงกนมาก, การจดแบบ filled และ half - filled ถอวาเสถยรทสด
3-85
หลกเอาฟบาว (Aufbau Principle) การบรรจ e- ในออรบทลตาง ๆ เปนไปตามล าดบดงน
1s
2s 2p
3s 3p 3d
4s 4p 4d 4f
5s 5p 5p 5f
6s 6p 6d 6f
7s 7p 7d 7f
3-86
[Ar]
18Ar
19K
21Sc[Ar]
[Ar] [Ar] 4s1 3d5
Half - filledconfiguration
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
[Ar] 4s1
[Ar] 4s220Mg
[Ar] 4s2 3d1
22Ti [Ar] 4s2 3d2
23V [Ar] 4s2 3d3
24Cr[Ar]
3-87
25Mn
StabilityFull - filled > half - filled > other configuration
[Ar] 4s2 3d5
26Fe [Ar] 4s2 3d6
27Co [Ar] 4s2 3d7
28Ni [Ar] 4s2 3d8
29Cu [Ar] 4s1 3d10
Full - filled configuration30Zn [Ar] 4s2 3d10
3-88
การจดเรยงอเลกตรอนในไอออน
ตวอยางการจดเรยงอเลกตรอนของแคทไอออนและแอนไอออน1) 20Ca --> Ca2+
20Ca : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 จะใหอเลกตรอนวงนอกสดเสมอ (4s2)
20Ca2+ : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
3-89
2) 26Fe : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2
24Fe2+ : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6
23Fe3+ : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d5
3) 17Cl : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
18Cl- : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
อเลกตรอนทแอนไอออนรบไวจะอยในระดบพลงงานคา n สงสดเสมอ
3-90
การบาน1. การจดอเลกตรอนแบบตาง ๆ ตอไปน ขอใดผด พรอมใหเหตผลประกอบ
ก. 1s2 2s1
ข. 1s1
ค. 1s2 3sง. 1s2 2s2 2p8 3s
2. ถามอเลกตรอน 1 ตว อยใน 2p - orbital จงบอกคาเลขควอนตมทเปนไปไดส าหรบอเลกตรอนน
3-91
4. เขยนการจดเรยงอเลกตรอน ส าหรบธาตตอไปนก. Ca เลขอะตอม 20 ข. Ti เลขอะตอม 22ค. Si เลขอะตอม 14 ง. Br เลขอะตอม 35
5. เขยนแผนผงออรบทล (orbital diagram) ส าหรบธาตตอไปน
ก. Ca เลขอะตอม 20 ข. Ti เลขอะตอม 22ค. Si เลขอะตอม 14 ง. Br เลขอะตอม 35
3-92
3. อเลกตรอน 1 ตว มเลขควอนตม (n, l, ml , ms) เปน 3, 0, 0, +1/2 อเลกตรอนนอยใน shell ใด และ subshell ใด