สารและสมบตของสาร ม.4-6

ผเรยบเรยงนายพงศธร นนทธเนศนายสนทร ภรปรชาเลศ

ผตรวจดร. ภทรภร ชยประเสรฐดร. พระ อจฉราเสถยรนางสาวเปรมวด จตอารย

บรรณาธการดร. ฤทธ วฒนชยยงเจรญ

˹ѧÊ×ÍàÃÕ¹ ÃÒÂÇÔªÒ¾×é¹°Ò¹ÇÔ·ÂÒÈÒʵÃ�

ชนมธยมศกษาปท 4-6กลมสาระการเรยนรวทยาศาสตร

ตามหลกสตรแกนกลางการศกษาขนพนฐาน พทธศกราช 2551

พมพครงท 1สงวนลขสทธตามพระราชบญญตISBN : 978-616-203-559-3

รหสสนคา 3018021

˹‹Ç¡ÒÃàÃÕ¹ÃÙŒ·Õè 1 â¤Ã§ÊÌҧÍеÍÁ 1 - 14

● Ẻ¨íÒÅͧÍеÍÁ 2 ● ͧ¤�»ÃСͺ¢Í§ÍеÍÁ 6 ● ¡ÒèѴàÃÕ§ÍÔàÅ硵Ã͹ã¹ÍеÍÁ 10 ● µíÒá˹‹§¢Í§¸ÒµØã¹µÒÃÒ§¸ÒµØ 12

˹‹Ç¡ÒÃàÃÕ¹ÃÙŒ·Õè 2 µÒÃÒ§¸ÒµØ 15 - 31

● á¹Ç⹌ÁÊÁºÑµÔ¢Í§¸ÒµØã¹µÒÃÒ§¸ÒµØ 16 ● ÊÁºÑµÔ¢Í§¸ÒµØµÒÁËÁÙ‹ 19 ● ¸ÒµØá·Ã¹«ÔªÑ¹ 24 ● ¸ÒµØ¡ÑÁÁѹµÃѧÊÕ 26

˹‹Ç¡ÒÃàÃÕ¹ÃÙŒ·Õè 3 ¾Ñ¹¸Ðà¤ÁÕ 32 - 52

● ¤ÇÒÁËÁÒÂáÅСÒÃà¡Ô´¾Ñ¹¸Ðà¤ÁÕ 33 ● ¾Ñ¹¸Ðâ¤àÇàŹµ� 35 ● ¾Ñ¹¸ÐäÍÍ͹ԡ 45 ● ¾Ñ¹¸ÐâÅËÐ 49

˹‹Ç¡ÒÃàÃÕ¹ÃÙŒ·Õè 4 »¯Ô¡ÔÃÔÂÒà¤ÁÕ 53 - 75

● ÅѡɳТͧ»¯Ô¡ÔÃÔÂÒà¤ÁÕ 54 ● ¡ÒÃà»ÅÕè¹á»Å§¾Åѧ§Ò¹ã¹»¯Ô¡ÔÃÔÂÒà¤ÁÕ 60 ● ¡ÒÃà¡Ô´»¯Ô¡ÔÃÔÂÒà¤ÁբͧÊÒà 64 ● »˜¨¨Ñ·ÕèÁռŵ‹ÍÍѵÃÒ¡ÒÃà¡Ô´»¯Ô¡ÔÃÔÂÒà¤ÁÕ 67 ● ÊÒÃà¤ÁաѺÊÔè§ÁÕªÕÇÔµáÅÐÊÔè§áÇ´ÅŒÍÁ 74

สารบญ หลกสตรแกนกลางการศกษาขนพนฐาน พทธศกราช 2551 กลมสาระการเรยนร

วทยาศาสตรไดกาหนดตวชวด และสาระการเรยนรแกนกลางไวอยางชดเจน โดยผเรยน

เมอศกษาจบแลว จะตองมคณลกษณะไดตามมาตรฐานตามทหลกสตรกาหนดไว

สาหรบหนงสอเรยนสาระการเรยนรพนฐาน สารและสมบตของสาร ชนมธยมศกษา

ปท 4-6 เลมน ประกอบดวยสาระท 3 สารและสมบตของสาร สาระท 8 ธรรมชาตของ

วทยาศาสตรและเทคโนโลย

สาหรบเนอหาสาระทนกเรยนจะไดศกษา จะประกอบไปดวย เรองโครงสราง

อะตอม ตารางธาต พนธะเคม ปฏกรยาเคม สารชวโมเลกล ปโตรเลยม พอลเมอร

โดยจะแบงเนอหาแยกเปนหนวยการเรยนร และภายในหนวยกจะแบงแยกยอยเปนเรองๆ

ทงนคณะผเรยบเรยงคาดหวงวา จะเปนสอสาหรบใชประกอบการเรยนการสอน

ทจะชวยพฒนาผเรยนใหเปนคนทมความร มความมงมน มความรบผดชอบ รจกรบฟง

ความคดเหนของผอน มความสามารถในการสอสาร รจกใชกระบวนการทางวทยาศาสตร

ในการดารงชวต การสบเสาะหาความร สามารถทางานรวมกบผอนไดอยางสรางสรรค

เปนผมจตวทยาศาสตร มจรยธรรม และคานยมในการใชความรทางวทยาศาสตรและ

เทคโนโลยอยางมคณธรรมตอสงคมและสงแวดลอม

ในการเรยบเรยงพยายามใหนกเรยนสามารถอานทาความเขาใจไดงาย ชดเจน

ไดรบความรตรงตามประเดนในสาระการเรยนรแกนกลาง และเพออานวยความสะดวก

ทงตอครผสอนและนกเรยน ในบางหนวยจงไดเสรมกจกรรมฝกทกษะทางวทยาศาสตร

เสนอแนะ คนแทรกไวในเนอหาสาระดวย ซงสามารถจะใชตามนหรอปรบใหเหมาะสม

กบสภาพแวดลอมของสถานศกษาแตละแหงกได

หวงเปนอยางยงวา หนงสอเรยนสาระการเรยนร พนฐาน สารและสมบต

ของสาร เลมน จะมสวนชวยใหการจดการเรยนสอนวทยาศาสตรชนมธยมศกษาปท

4-6 สมฤทธผลตามเปาหมาย และมสวนชวยเอออานวยใหนกเรยนมคณภาพสมตามท

หลกสตรแกนกลางการศกษาขนพนฐานกาหนดไว พทธศกราช 2551 กาหนดไว

ผเรยบเรยง

¤íÒ¹íÒ

ตวชวดชวงชน

มฐ.ว3.1ม.4-6/1-2■ สบคนขอมลและอธบายโครงสรางอะตอมและ

สญลกษณนวเคลยรของธาต■ วเคราะหและอธบายวธการจดเรยงอเลกตรอน

ในอะตอม

มฐ.ว8.1ม.4-6/1-12

สสารแตละชนดลวนประกอบดวยหนวยทเลกทสด เรยกวา อะตอม ซงไดมนกวทยาศาสตร

หลายทานในอดตทาการศกษาเรองราวของอะตอม และเสนอแบบจาลองของอะตอมตามผลการทดลอง

ทคนพบ ดงนน แบบจาลองอะตอมจงมการเปลยนแปลงเรอยมาจนถงปจจบน จากการศกษา

แบบจาลองอะตอมจงทาใหทราบวาอะตอมประกอบดวยอนภาคมลฐาน คอ โปรตอน นวตรอน และ

อเลกตรอน ซงการจดเรยงอเลกตรอนของอะตอมในระดบพลงงานนอกสดจะสมพนธกบสมบตของ

ธาตและการเกดปฏกรยาเคม และสญลกษณนวเคลยรจะแสดงเลขอะตอม และเลขมวลของธาตตางๆ

â¤Ã§ÊÌҧÍеÍÁ˹‹Ç¡ÒÃàÃÕ¹ÃÙŒ·Õè

1

˹‹Ç¡ÒÃàÃÕ¹ÃÙŒ·Õè 5 ÊÒêÕÇâÁàÅ¡ØÅ 76 - 106

● ÊÒêÕÇâÁàÅ¡ØÅ ¤×ÍÍÐäà 77 ● ª¹Ô´¢Í§ÊÒêÕÇâÁàÅ¡ØÅ 79

˹‹Ç¡ÒÃàÃÕ¹ÃÙŒ·Õè 6 »�âµÃàÅÕÂÁ 107 - 119

● ¡Ãкǹ¡ÒÃà¡Ô´áÅÐáËÅ‹§·Õ辺 108 ● ¹íéÒÁѹ´Ôº 110 ● á¡�ʸÃÃÁªÒµÔ 112 ● àª×éÍà¾ÅÔ§áÅоÅѧ§Ò¹ã¹ªÕÇÔµ»ÃШíÒÇѹ 114 ● ¼Å¢Í§¼ÅÔµÀѳ±�»�âµÃàÅÕÂÁµ‹ÍÊÔè§ÁÕªÕÇÔµáÅÐÊÔè§áÇ´ÅŒÍÁ 117

˹‹Ç¡ÒÃàÃÕ¹ÃÙŒ·Õè 7 ¾ÍÅÔàÁÍÃ� 120 - 139

● »ÃÐàÀ·¢Í§¾ÍÅÔàÁÍÃ� 121 ● â¤Ã§ÊÌҧ¢Í§¾ÍÅÔàÁÍÃ� 124 ● ¡ÒÃÊѧà¤ÃÒÐË�¾ÍÅÔàÁÍÃ� 125 ● ¾ÍÅÔàÁÍÃ�㹪ÕÇÔµ»ÃШíÒÇѹ 128 ● »˜ÞËÒ¨Ò¡¡ÒÃ㪌¼ÅÔµÀѳ±�¾ÍÅÔàÁÍÃ� 136

ºÃóҹءÃÁ 140

1.2แบบจำ�ลองอะตอมของทอมสนเซอร โจเซฟ จอหน ทอมสน (Sir Joseph John

Thomson) ไดทดลองเพอศกษาสมบตของรงสแคโทด

และพบวารงสแคโทดจะเบยงเบนในสนามไฟฟาเขาหา

ขวบวก จงสรปวา อนภาคในรงสแคโทดมประจลบและ

เรยกอนภาคดงกลาววา อนภ�คอเลกตรอน(e-)

ตอมา ออยเกน โกลดสไตน (Euilgen Goldstein)

ไดดดแปลงหลอดรงสแคโทดใหม โดยท�าการทดลอง

คลายๆ กบทอมสนและไดคนพบอนภ�คโปรตอน(p)

ซงมประจไฟฟาบวก และมการเบยงเบนเขาหาขวลบ

เมอทอมสนไดขอมลเกยวกบอะตอมมากขน จงเสนอ

แบบจ�าลองอะตอมขนใหมวา “อะตอมมลกษณะเปน

ทรงกลม มอนภาคโปรตอนซงมประจบวก และอนภาค

อเลกตรอนซงมประจลบกระจายอยทวไปอยางสม�าเสมอ

อะตอมในสภาพทเปนกลางทางไฟฟาจะมจ�านวนประจบวก

และประจลบเทากน”

1.3แบบจำ�ลองอะตอมของรทเทอรฟอรดลอรด เออรเนส รทเทอรฟอรด (Lord Ernest

Rutherford) ไดท�าการทดลองโดยการยงอนภาคแอลฟา

(มประจบวก) เขาไปยงแผนทองค�าบางๆ พบวาอนภาค

สวนใหญทะลผานไปได บางสวนหกเหออกดานขาง และ

มเพยงอนภาคสวนนอยเทานนทสะทอนกลบมา

ภาพท 1.3 เซอร โจเซฟ จอหน ทอมสน นกวทยาศาสตรชาวองกฤษ (ค.ศ.1856-1940)(ทมาของภาพ : http://www.electronicsandyou.com/electronics-history/inventions)

ภาพท 1.4 แบบจ�าลองอะตอมของทอมสน(ทมาของภาพ : http://www.thainame.net/weblampang/chemistry/Knowledge.html)

ภาพท 1.6 รงสทยงใสแผนทองค�าจะมบางสวนสะทอนกลบ(ทมาของภาพ : http://www.rmutphysics.com/CHARUD/oldnews/228/index228.htm)

ภาพท 1.5 ลกษณะการทดลองของรทเทอรฟอรด(ทมาของภาพ : http://www.lks.ac.th/student/kroo_su/chem13/plan.htm)

เครองยงอนภาค

นวเคลยส

อะตอม

รงสทหกเห

รงสทสะทอนกลบรงสแอลฟา

แผนทองค�า

ฉากรบ

3

ภาพท 1.2 แบบจ�าลองอะตอมของดอลตน(ทมาของภาพ : http://www.rmutphysics.com/CHARUD/oldnews/231/index231.htm)

ภาพท 1.1 จอหน ดอลตน นกวทยาศาสตรชาวองกฤษ (ค.ศ.1766-1844)(ทมาของภาพ : http://www.english.upenn.edu/Projects/knarf/Gifs/dalton1.html)

1. แบบจำ�ลองอะตอมค�าวา “อะตอม” (atom) เปนค�าซงมาจากภาษากรก

แปลวาสงทเลกทสด ซงนกปราชญชาวกรกโบราณทชอ

ลซพปส (Leucippus) และดโมครตส (Democritus) น�ามา

ใชเรยกหนวยทเลกทสดซงเปนองคประกอบพนฐานของ

สสารทไมสามารถแบงแยกตอไปไดอก โดยเขาไดพยายาม

ศกษาเกยวกบวตถทมขนาดเลก และมแนวคดเกยวกบ

โครงสรางของสสารวาสสารทงหลายประกอบดวยอนภาค

พนฐานทเลกทสด ไมสามารถมองเหนได และไมสามารถ

แบงแยกใหเลกลงกวานไดอก แตในสมยนนเทคโนโลย

และความรทางดานวทยาศาสตรยงไมกาวหนานก จงยง

ไมสามารถทดลองเพอพสจนและสนบสนนแนวความคด

ดงกลาวได

ตอมาเมอความรทางวทยาศาสตรไดเจรญกาวหนา

มากขน นกวทยาศาสตรไดมความพยายามในการศกษา

คนควา และท�าการทดลองรปแบบตางๆ เพอคนหาค�าตอบ

เกยวกบหนวยทเลกทสดทเปนองคประกอบพนฐานของ

สสาร จนกระทงเกดแบบจ�าลองอะตอมตามแนวความคด

และการทดลองของนกวทยาศาสตรหลายๆ ทานขน ซงพอ

ทจะสรปแบบจ�าลองอะตอมทมพฒนาการจนกลายมาเปน

แบบจ�าลองทใชกนอยในปจจบนได ดงน

1.1แบบจำ�ลองอะตอมของดอลตนจอหน ดอลตน (John Dalton) เปนนกวทยาศาสตร

คนแรกทน�าเสนอแนวคดเกยวกบอะตอม โดยแนวคด

ของเขาสามารถสรปไดวา สสารตางๆ ประกอบดวย

อนภาคทเลกทสด เรยกวา อะตอม มลกษณะเปน

ทรงกลม ภายในวางเปลา แบงแยกไมไดและไมสามารถ

สรางขนหรอท�าลายใหหายไปได

2

ภาพท 1.11 แบบจ�าลองอะตอมของโบหร(ทมาของภาพ : http://chemistry-jaae.blogspot.com/2009/07/blog-post.html)

ภาพท 1.10 น�ลส โบหร นกวทยาศาสตรชาวเดนมารก (ค.ศ.1885-1962)(ทมาของภาพ : http://www.kaweeclub.com/b93/t4184/?)

ภาพท 1.12 แบบจ�าลองอะตอมแบบกลมหมอก(ทมาของภาพ : http://www.thaigoodview.com/library/studentshow/2549/bangkok/sathit_cu/atomic_structure/Learn/group.htm)

1.5แบบจำ�ลองอะตอมของน�ลสโบหรจากแบบจ�าลองอะตอมของรทเทอรฟอรด ซงไม

สามารถอธบายไดวาอเลกตรอนทอย รอบนวเคลยสม

การด�ารงอย อยางไร จงมการศกษาคนควาเพมเตม

จนกระทงนลส โบหร (Neils Bohr) ไดเสนอแบบจ�าลอง

อะตอมใหมซงมลกษณะคลายกบแบบจ�าลองอะตอม

ของรทเทอรฟอรด แตไดอธบายถงเรองการจดเรยง

อเลกตรอนรอบๆ นวเคลยสของอะตอมวาอเลกตรอน

จะวงวนอยรอบๆ นวเคลยสเปนชนๆ ตามระดบพลงงาน

โดยระดบชนทใกลนวเคลยสจะเปนระดบชนทมพลงงาน

ต�าทสด ในขณะทระดบชนทสงขนไปอเลกตรอนจะตองม

พลงงานมากขนจงจะไปอยในชนนนได

1.6แบบจำ�ลองอะตอมแบบกลมหมอกเนองจากแบบจ�าลองอะตอมของโบหรใชอธบายไดด

เฉพาะธาตไฮโดรเจนซงมอเลกตรอนเพยงตวเดยว แต

ถาหากเปนธาตทมอเลกตรอนมากกวาหนงตว ทฤษฎ

ของโบหรจะไมสามารถอธบายได นกวทยาศาสตรจงได

ศกษาคนควาและทดลองเพมเตมจนในทสดจงเกดเปน

แบบจ�าลองอะตอมแบบกลมหมอก ซงมลกษณะ ดงน

■ อเลกตรอนจะเคลอนทรอบนวเคลยสดวยความเรว

สงและวงโคจรของอเลกตรอนไมจ�าเปนตองเปน

วงกลมเสมอ

■ เราไมสามารถจะบอกต�าแหนงทแนนอนของ

อเลกตรอนได เนองจากอเลกตรอนมการเคลอนท

อยตลอดเวลา

■ บรเวณทกลมหมอกหนาทบแสดงวามโอกาสพบ

อเลกตรอนทบรเวณนนไดมาก และบรเวณทกลม

หมอกจาง แสดงวามโอกาสพบอเลกตรอนใน

บรเวณนนไดนอย

ระดบพลงงาน

นวเคลยส

n = 6n = 5n = 4n = 3n = 2

n = 1

พลง

งานท

เพ�มข

น ระดบพลงงาน

พลง

งานท

เพ�มข

น

5

ภาพท 1.7 ลอรด เออรเนส รทเทอรฟอรด นกวทยาศาสตรชาวองกฤษ (ค.ศ.1871-1937)(ทมาของภาพ : http://maiyap3.wordpress.com/2008/06/13/ernest-ruther-ford-1871-1937/)

pp++nn

ee--

จากการทดลองรทเทอรฟอรดจงเสนอวา อะตอม

ประกอบดวยนวเคลยสขนาดเลกทเปนทรวมของประจ

บวกและมวลเกอบทงหมด โดยมอเลกตรอนวงอยรอบ

นวเคลยสของอะตอม เนองจากถาประจบวกและประจ

ลบกระจายตวอยางสม�าเสมอตามแบบจ�าลองอะตอมของ

ทอมสน อนภาคแอลฟากควรจะมอตราการเบยงเบน

หกเห และสะทอนกลบในอตราทใกลเคยงกน

1.4แบบจำ�ลองอะตอมทมนวตรอนจากแนวคดของรทเทอรฟอรด ซงไดเสนอวา

มวลสวนใหญของอะตอมควรจะเปนมวลของโปรตอน

ในนวเคลยส แตตอมามการคนพบวามวลอะตอมของ

ธาตมกจะมคาเปน 2 เทาของมวลของโปรตอนทงหมด

เชน ธาตคารบอน มมวลของโปรตอนทงหมด 6 หนวย

แตมวลของอะตอม มคาเทากบ 12 หนวย เปนตน

รทเทอรฟอรดจงเสนอความเหนเพมเตมวา นาจะม

อนภาคทมมวลใกลเคยงกบโปรตอน แตไมมประจไฟฟา

รวมอยในนวเคลยสดวย

ตอมา เซอร เจมส แชดวค (Sir James Chadwick)

ไดท�าการทดลองยงอนภาคแอลฟาไปยงแผนโลหะเบรลเลยม

(Be) ปรากฏวาไดอนภาคใหมทมมวลใกลเคยงกบโปรตอน

และเปนกลางทางไฟฟา จงเรยกอนภาคนวา นวตรอน(n)

จากการคนพบนจงชวยใหสรปไดวา อะตอมประกอบ

ดวยอนภาคมลฐานซงมสมบต ดงน

อนภ�ค สญลกษณ มวล(kg)ชนด

ประจไฟฟ�

อเลกตรอน e- 9.109 x 10-31 -1

โปรตอน p+ 1.672 x 10-27 +1

นวตรอน n 1.674 x 10-27 0

ภาพท 1.9 แบบจ�าลองอะตอมทมนวตรอน(ทมาของภาพ : http://www.thaigoodview.com/library/teachershow/phayao/phuangphet_k/atommic/sec01p06.html)

ภาพท 1.8 แบบจ�าลองอะตอมของรทเทอรฟอรด(ทมาของภาพ : http://chemistry-jaae.blogspot.com/2009/07/blog-post.html)

ตารางท 1 อนภาคมลฐานของอะตอม

4

ภาพท 1.14 (ทมาของภาพ : http://www.srb1.go.th/supervie/navattagam_50/elearning/isotope1.html)

2.2ไอโซโทปและไอออนของธ�ตธาตชนดเดยวกนจะมจ�านวนโปรตอนทเทากนเสมอ

แตอาจจะมจ�านวนนวตรอน หรอมจ�านวนอเลกตรอนท

แตกตางกนได

1) ไอโซโทป คอ อะตอมของธาตชนดเดยวกนทม

จ�านวนโปรตอนเทากน แตมจ�านวนนวตรอนแตกตางกน

เชน ธาตไฮโดรเจนอาจมสญลกษณนวเคลยรไดดงตอไปน 1

H เรยกวา ไฮโดรเจน (H) 2

H เรยกวา ดวทเรยม (D) 3

H เรยกวา ทรเทยม (T)1

1

1

ตวอย�งท1 ธาตคารบอนมสญลกษณนวเคลยร ดงน

แสดงวา จ�านวนโปรตอน = เลขอะตอม = 6

จ�านวนอเลกตรอน = จ�านวนโปรตอน = 6

จ�านวนนวตรอน = เลขมวล - เลขอะตอม = 12 - 6 = 6

ตวอย�งท2 ธาตคารบอนมสญลกษณนวเคลยร ดงน

แสดงวา จ�านวนโปรตอน = เลขอะตอม = 6

จ�านวนอเลกตรอน = จ�านวนโปรตอน = 6

จ�านวนนวตรอน = เลขมวล - เลขอะตอม = 14 - 6 = 8

126 C

146 C

ไฮโดรเจน (Hydrogen) ดวทเรยม (Deuterium) ทรเทยม (Tritium)

p p++p nn

n

7

ภาพท 1.13 (ทมาของภาพ : http://www.pbj.ac.th/web/studentProjects/physics/physics1/atom%20structure.html)

เมอ X คอ สญลกษณของธาต (symbol)

A คอ เลขมวล (mass number) ซงแสดงจ�านวนโปรตอน

รวมกบจ�านวนนวตรอน

Z คอ เลขอะตอม (atomic number) ซงแสดงจ�านวนโปรตอน

ดงนน จ�านวนโปรตอน = Z

จ�านวนอเลกตรอน = จ�านวนโปรตอน = Z

จ�านวนนวตรอน = A - Z

= เลขมวล - เลขอะตอม

2. องคประกอบของอะตอมจากผลงานของนกวทยาศาสตรหลายๆ ทาน ท�าให

ทราบวาอะตอมประกอบดวยนวเคลยสซงมโปรตอนและ

นวตรอนรวมกนอยภายใน และมอนภาคอเลกตรอนซงม

จ�านวนเทากบโปรตอนเคลอนทอยรอบๆ ดงภาพ

2.1สญลกษณนวเคลยรของธ�ต และองคประกอบของอะตอม

สญลกษณนวเคลยร คอ สญลกษณทเขยนแสดง

สญลกษณของธาต เลขมวล และเลขอะตอมของธาต โดยเรา

สามารถใชเลขมวลและเลขอะตอมในการหาองคประกอบ

ในอะตอมของธาตตางๆ ได โดยมหลกการ ดงน

อเลกตรอน

สญลกษณของธาต

เลขมวล

เลขอะตอม

นวตรอนโปรตอน

6

1. ใหนกเรยนฝกอานสญลกษณนวเคลยรในตารางธาตทนกเรยนหาไดจากหนงสอหรอ

จากอนเทอรเนต

2. ใชตารางธาตในการหาจ�านวนโปรตอน จ�านวนนวตรอน และจ�านวนอเลกตรอนของ

ธาตตางๆ ตอไปนใหถกตอง

1.1พฒนาทกษะวทยาศาสตร

สญลกษณนวเคลยร

3. ใชตารางธาตในการหาจ�านวนโปรตอน จ�านวนนวตรอน และจ�านวนอเลกตรอนของ

ไอออนตางๆ ตอไปนใหถกตอง

Al

Br

HeCl

SN

ONa

Mg2+

Cl−

H+

S2−

F−Li

+

ภาพท 1.16 (ทมาของภาพ : คลงภาพ บรษท อจท. จ�ากด)

ภาพท 1.15 (ทมาของภาพ : คลงภาพ บรษท อจท. จ�ากด)

9

2) ไอออนโดยปกตธาตทวไปจะมจ�านวนอเลกตรอน

เทากบจ�านวนโปรตอน ท�าใหไมมประจไฟฟา แตส�าหรบ

ธาตทเปนไอออนจะมจ�านวนอเลกตรอนไมเทากบจ�านวน

โปรตอนจงท�าใหมประจไฟฟาเกดขน โดยเรยกธาตทม

จ�านวนอเลกตรอนมากกวาจ�านวนโปรตอนวา ไอออนลบ

มประจไฟฟาลบ และเรยกธาตทมจ�านวนอเลกตรอน

นอยกวาจ�านวนโปรตอนวา ไอออนบวก มประจไฟฟาบวก

ตวอยางเชน

เสรมประสบการณวทยาศาสตร

ไอโซบ�ร(Isobar) คอ ธาตตางชนดกนทมเลขมวลเทากน แตมจ�านวนโปรตอนและจ�านวนนวตรอนแตกตางกน

เชน ธาต 14

B และ 14

C ซงธาตทงสองมเลขมวลเทากน คอ 14 แตธาตทงสองจะมจ�านวนโปรตอนและนวตรอน

ไมเทากน เปนตน

ไอโซโทน (Isotone) คอ ธาตตางชนดกนทมจ�านวนนวตรอนเทากน แตมจ�านวนโปรตอนตางกน เชน 12

C และ 11

B ซงธาตทงสองมจ�านวนนวตรอนเทากน คอ เทากบ 6 แตมจ�านวนโปรตอนแตกตางกน คอ

C มโปรตอนเทากบ 6 และ B มโปรตอนเทากบ 5 ตามล�าดบ

ไอโซบาร และไอโซโทน

เปนไอออนบวกของธาตโซเดยม โดยมโปรตอน = 11 อเลกตรอน = 11 - 1 = 10 นวตรอน = 23 - 11 = 12

เปนไอออนบวกของธาตอะลมเนยมโดยมโปรตอน = 13 อเลกตรอน = 13 - 3 = 10 นวตรอน = 27 - 13 = 14

เปนไอออนลบของธาตคลอรนโดยมโปรตอน = 17 อเลกตรอน = 17 + 1 = 18 นวตรอน = 35 - 17 = 18

เปนไอออนลบของธาตก�ามะถนโดยมโปรตอน = 16 อเลกตรอน = 16 + 2 = 18 นวตรอน = 32 - 16 = 16

11

23 Na

+ 35Cl

- 17

27 AI

3+ 13

32S

2- 16

5

56

6

8

จากตวอยางในตารางจะเหนวา การจดเรยงตวของ

อเลกตรอนในแตละระดบพลงงานทมากขน จะสามารถ

รองรบจ�านวนอเลกตรอนไดมากขนดวย แตมขอยกเวน

คอ จ�านวนอเลกตรอนทอยในระดบพลงงานวงนอกสด

จะมจ�านวนอเลกตรอนไมเกน 8 อนภาคเทานน โดยเรา

เรยกอเลกตรอนทอย ในระดบพลงงานวงนอกสดวา

เวเลนซอเลกตรอน (valenceelectron) ซงเวเลนซ

อเลกตรอนมความส�าคญมากเนองจากอเลกตรอน

ในระดบพลงงานชนนอกสดจะมผลตอความยากงาย

ในการสญเสยและรบอเลกตรอนของอะตอม ซงมผลตอ

ลกษณะและสมบตบางประการของอะตอมของธาตได

ตวอยางเชน เมออะตอมของธาตโลหะ (มเวเลนซ

อเลกตรอนนอย สญเสยอเลกตรอนไดงาย) ท�าปฏกรยา

กบอะตอมของธาตอโลหะ (มเวเลนซอเลกตรอนมาก

สญเสยอเลกตรอนไดยาก) ธาตโลหะจะเปนตวเสย

อเลกตรอนออกไป แลวกลายเปนไอออนบวก สวนธาต

อโลหะจะรบอเลกตรอนเขามา แลวกลายเปนไอออนลบ

เสรมประสบการณวทยาศาสตร

การจดเรยงอเลกตรอนของธาตในระดบพลงงานหลกจะชวยท�าใหทราบต�าแหนงของธาตในตารางธาตได

โดยมหลกในการพจารณา ดงน

1. จ�านวนระดบพลงงานหลกของอเลกตรอน ท�าใหทราบวาธาตนนอยในคาบใด ตวอยางเชน แมกนเซยม (Mg)

มจ�านวนอเลกตรอนจ�านวน 12 อเลกตรอน มการจดเรยงอเลกตรอนในระดบพลงงานหลกเปน 2, 8, 2 แมกนเซยมจง

ถกจดใหอยในคาบท 3 ของตารางธาต

2. จ�านวนเวเลนซอเลกตรอน หรอจ�านวนอเลกตรอนวงนอกสด ท�าใหทราบวาธาตนนอยในหมใด ตวอยางเชน

แมกนเซยม (Mg) มจ�านวนอเลกตรอน 12 อเลกตรอน มการจดเรยงอเลกตรอนในระดบพลงงานหลกเปน 2, 8, 2

จะเหนวาแมกนเซยมมเวเลนซอเลกตรอนเทากบ 2 แมกนเซยมจงถกจดใหอยในหมท 2 ของตารางธาต

ดงนน เมอเราสามารถจดเรยงอเลกตรอนในระดบพลงงานหลกได กจะทราบวาธาตดงกลาวอยในต�าแหนงใด

ของตารางธาต เชน แมกนเซยมมอเลกตรอนจ�านวน 12 อเลกตรอน มการจดเรยงอเลกตรอนในระดบพลงงานหลก

เปน 2, 8, 2 ดงนน แมกนเซยมจงอยในหมท 2 คาบท 3 ของตารางธาต เปนตน

การจดเรยงอเลกตรอนกบตำาแหนงของธาตในตารางธาต

11

3. ก�รจดเรยงอเลกตรอนในอะตอมจากหวขอทผานมา ท�าใหเราทราบวาโครงสราง

ของอะตอมประกอบดวยอนภาคโปรตอนและนวตรอน รวมกนอยในนวเคลยส และมอเลกตรอนเคลอนทอย รอบๆ โดยอเลกตรอนสามารถเคลอนทอยรอบนวเคลยสของอะตอมได เพราะบรเวณนวเคลยสของอะตอมประกอบดวยโปรตอนซงมประจไฟฟาบวก ขณะทอเลกตรอนมประจไฟฟาลบ จงถกโปรตอนดงดดดวยแรงดงดดระหวางประจ ท�าใหไมสามารถเคลอนทออกหางจากนวเคลยสของอะตอมได

อเลกตรอนแตละอนภาคจะมวงโคจรทแตกตางกนและมระดบความใกลไกลจากนวเคลยสทแตกตางกน โดยวงโคจรทใกลนวเคลยสทสดจะมพลงงานนอยทสด เราเรยกวงโคจรนวาระดบพลงง�นท1 ซงสามารถบรรจอเลกตรอนไดมากทสดเพยง 2 อนภาค

สวนวงโคจรถดออกไปจะเปนระดบพลงงานท 2, 3, 4, … ตามล�าดบ และแตละวงโคจรจะมจ�านวนอเลกตรอนไดมากทสดเทากบ 2n2 อนภาค โดย n คอ ระดบชนพลงงาน ตวอยางเชน ระดบพลงงานท 3 จะมอเลกตรอนไดมากทสด 18 อนภาค เปนตน

ÍÔàÅ硵Ã͹à¤Å×è͹·ÕèÃͺ¹ÔÇà¤ÅÕÂʢͧÍеÍÁä´é

à¹×èͧ¨Ò¡ÁÕ¤ÇÒÁÊÁ´ØÅÃÐËÇèÒ§áç´Ö§´Ù´¡Ñº¤ÇÒÁàÃçÇ㹡ÒÃà¤Å×è͹·Õè¹Ð¤ÃѺ

อะลมเนยม 27Al 13 13 13 2 8 3 -

ก�ามะถน 32S 16 16 16 2 8 6 -

โพแทสเซยม 39K 19 19 19 2 8 8 1

โบรมน 80Br 35 35 35 2 8 18 7

ธ�ตสญลกษณนวเคลยร

เลขอะตอมจำ�นวนโปรตอน

จำ�นวนอเลกตรอน

จำ�นวนอเลกตรอนในระดบพลงง�นท

1 2 3 4

ไฮโดรเจน 1H 1 1 1 1 - - -

ฮเลยม 4He 2 2 2 2 - - -

เบรลเลยม 9Be 4 4 4 2 2 - -

คารบอน 12C 6 6 6 2 4 - -

1

2

4

6

ตารางท 2 แสดงการจดเรยงอเลกตรอนตามระดบพลงงานของธาตบางชนด

13

16

19

35

10

จากหวขอทผานมา นกเรยนคงเหนแลววา เมอ

เราอานตารางธาตแลว เราจะสามารถระบเลขอะตอม

จ�านวนอเลกตรอน และการจดเรยงอเลกตรอนของ

ธาตนนได ในทางกลบกนเมอเรารเลขอะตอม จ�านวน

อเลกตรอนของธาต และสามารถจดเรยงอเลกตรอนลง

ระดบพลงงานไดแลว เรากจะสามารถหาต�าแหนงทอย

ของธาตในตารางธาตไดดวย โดยการพจารณาจากจ�านวน

เวเลนซอเลกตรอนซงจะบอกวาธาตดงกลาวอยในหมใด

และเราสามารถหาคาบทอยของธาตได โดยนบจ�านวน

ระดบพลงงานทจดเรยงอเลกตรอนนน ดงตวอยางเชน

■ ธาตแมกนเซยม (Mg) จดเรยงอเลกตรอนเปน

2, 8, 2 แสดงวามเวเลนซอเลกตรอนเทากบ 2

และมระดบพลงงานทงหมด 3 ชน

ดงนน จงจดอยในหมท 2 คาบท 3

■ ธาตอารกอน (Ar) จดเรยงอเลกตรอนเปน

2, 8, 8 แสดงวามเวเลนซอเลกตรอนเทากบ 8

และมระดบพลงงานทงหมด 3 ชน

ดงนน จงจดอยในหมท 8 คาบท 3

■ ธาตไอโอดน (I) จดเรยงอเลกตรอนเปน 2, 8,

18, 18, 7 แสดงวามเวเลนซอเลกตรอนเทากบ 7

และมระดบพลงงานทงหมด 5 ชน

ดงนน จงจดอยในหมท 7 คาบท 5

โดยธาตทมจ�านวนเวเลนซอเลกตรอนเทากนจะ

มสมบตทางเคมทใกลเคยงกนดวย เนองจากเวเลนซ

อเลกตรอนเปนตวแปรส�าคญในการเกดปฏกรยาเคม

ระหวางอะตอมของธาต ซงกแสดงวาธาตทอย ในหม

เดยวกนจะมสมบตทางเคมทใกลเคยงกน โดยสมบตของ

ธาตตามหมนจะเปนเรองทนกเรยนจะไดศกษาตอไปใน

หนวยการเรยนรท 2 เรองตารางธาต

ศพทนาร

เลขนวคลออน(nucleonnumber)

คอ เลขแสดงจ�านวนนวคลออน

(นวตรอนรวมกบโปรตอน) ในนวเคลยส

มคาเทากบ เลขมวลของธาต

กจกรรมนาคด

เหตใดอเลกตรอนในอะตอมจงตองมการ

จดเรยงเปนระดบพลงงานชนตางๆ

13

1.2พฒนาทกษะวทยาศาสตร

ก�รจดเรยงอเลกตรอนในอะตอมใหนกเรยนเตมการจดเรยงอเลกตรอน และจ�านวนเวเลนซอเลกตรอนลงในตารางตอไปน

ใหสมบรณ

คาบ

หม

ภาพท 1.17 ภาพบางสวนของตารางธาต แสดงใหเหนถงการระบต�าแหนงโดยหม และคาบโดยธาตคารบอน (C) จดอยในหมท 4 คาบท 2

(ทมาของภาพ : http://educationaltechnologyguy.blogspot.com/2009/11/interactive-periodic-table-of-elements.html)

4. ตำ�แหนงของธ�ตในต�ร�งธ�ตการกลาวถงต�าแหนงของธาตในตารางธาตนน เรา

สามารถระบต�าแหนงของธาตไดโดยระบถงหมและคาบของธาตนน โดยหม (column) หมายถง ธาตทจดอย ในแนวดงเดยวกน และคาบ (period) หมายถง ธาตทจดอยในแนวนอนเดยวกน เชน ธาตคารบอน (C) อยใน หมท 4 คาบท 2 ธาตแคลเซยม (Ca) อยในหมท 2 คาบท 4 เปนตน

ธ�ต จำ�นวนโปรตอน

ไฮโดรเจน 1โบรอน 5

ไนโตรเจน 7ฟลออรน 9

แมกนเซยม 12ซลคอน 14อารกอน 18แคลเซยม 20ไอโอดน 53

12

กจกรรมนาคด

1. ใหนกเรยนอธบายเกยวกบการดารงอยของอเลกตรอนในแบบจาลองอะตอมแบบกลมหมอกมาพอสงเขป2. ธาต A, B และ C ซงมสญลกษณนวเคลยรดงน ¹⁶ A, ¹⁶ B และ ¹⁵ C ใหนกเรยนพจารณาวามธาตใดบาง

ทเปนไอโซโทปกน และเปนเพราะเหตใด3. จากขอมล ใหนกเรยนระบการจดเรยงอเลกตรอนในระดบพลงงานของธาต A, D และ E

ธาต คาบ หม

นกวทยาศาสตร ไดพยายามทจะศกษา คนควา

และท�าการทดลองถงโครงสรางอะตอม จนไดขอสรปใน

การสรางแบบจ�าลองอะตอมตางๆ ขน โดยมพฒนาการ

อยางตอเนองจนถงปจจบน จากผลงานคนควาของ

นกวทยาศาสตรหลายๆ ทาน ท�าใหทราบวาอะตอม

ประกอบดวยอนภาคมลฐานส�าคญ 3 ชนด คอ โปรตอน

และนวตรอนรวมกนอยเปนนวเคลยส และมอเลกตรอน

เคลอนทอย รอบๆ โดยจ�านวนโปรตอนในนวเคลยส

เรยกวา เลขอะตอม และผลรวมของจ�านวนโปรตอนกบ

นวตรอน เรยกวา เลขมวล ซงตวเลขทงสองนจะปรากฏ

อยในสญลกษณนวเคลยรของไอโซโทปตางๆ ของธาต

อเลกตรอนในอะตอมของธาต มการจดเรยงอยใน

ระดบพลงงานตางๆ และแตละระดบพลงงานจะมจ�านวน

อเลกตรอนเปนคาเฉพาะ โดยอเลกตรอนทอยในระดบ

พลงงานนอกสด เราเรยกวา เวเลนซอเลกตรอน ซงธาต

ทมจ�านวนเวเลนซอเลกตรอนเทากนจะมสมบตทางเคมท

ใกลเคยงกนดวย

ดงนน การศกษาเกยวกบอะตอมจะชวยใหเราเขาใจ

องคประกอบภายในอะตอมและการจดเรยงอเลกตรอน

ของอะตอม ซงจะท�าใหเราคาดเดาสมบตบางประการของ

ธาตไดในทสด

A 2 1D 2 7E 3 1

⁷⁸ ⁷

14