โครงสร้างอะตอม-เคมีออนไลน์

โครงสร้างอะตอม

สังเกตภาพ ภาพจากกล้องจุลทรรศน์
อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (Scanning Electron Microscope) แสดงส่วนหัวของแมลงวันส่วนสีเขียวอ่อนคือตาของแมลงวัน

ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์มีเครื่องมือที่สามารถ ตรวจสอบโครงสร้างของสาร หรือสิ่งมีชีวิตได้ละเอียด จนถึงระดับอะตอม หรือระดับนาโนเมตร (10-9) ปุ่มที่ตา ของแมลงวันแต่ละปุ่มประกอบด้วยอะตอมจำนวนมาก

ภาพของสารหรือสิ่งมีชีวิตเล็ก ๆ ที่ได้จากกล้อง จุลทรรศน์ชนิดนี้ ได้มาจากการฉายอนุภาคที่มีขนาดเล็ก กว่าอะตอมลงบนสารหรือสิ่งมีชีวิต อนุภาคที่เล็กกว่า อะตอมคืออะไรบ้าง และอะตอมคืออะไร อะตอมของธาตุ
แต่ละชนิดมีอนุภาคเล็ก ๆ เหมือนกันหรือไม่

นักปราชญ์ชาวกรีกโบราณเชื่อว่าสารต่าง ๆ ประกอบขึ้นจากอนุภาคที่เล็กจนมองไม่เห็นเรียกว่า อะตอม (atom) หรือ atomos
ในภาษากรีก (a แปลว่าไม่ และ atomos แปลว่า แบ่ง)จนกระทั่งปี พ.ศ. 2351 – 2353 จอห์น ดาลตันนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ เสนอทฤษฎีอะตอม ซึ่งสรุปได้ดังนี้

ทฤษฎีอะตอมของดอลตัน

1. ธาตุต่าง ๆ ประกอบด้วยอนุภ าคเล็กจำนวนมากและอนุภาคเล็ก ๆ เหล่านี้เรียกว่า อะตอม
2. อะตอมของธาตุต่าง ๆ มีน้ าหนักเฉพาะของอะตอมของธาตุนั้น
3. สารประกอบเกิดจากการรวมตัวของอะตอมตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปโดยรวมตัวกันในอัตราส่วนที่เป็นเลขลงตัว
4. การเปลี่ยนแปลงทางเคมี ซึ่งมีสารใหม่เกิดขึ้นเกิดจากการเรียงตัวกันใหม่ของอะตอม

อะตอมมีขนาดเล็กมากจนมองด้วยตาเปล่าหรือกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงไม่เห็น แต่นักวิทยาศาสตร์ได้ทดลองและวิเคราะห์ข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างอะตอม จนท าให้ทราบว่าภายในอะตอมประกอบด้วยอนุภาคที่เล็กลงไปอีก นักวิทยาศาสตร์จึงใช้แบบจ าลองอะตอมเพื่อใช้ในการอธิบายองค์ประกอบภายในอะตอม ถ้ามีข้อมูลจากการทดลองต่าง ๆเพิ่มมากขึ้น นักวิทยาศาสตร์อาจเปลี่ยนแปลงแบบจำลองอะตอม

อะตอมของธาตุประกอบด้วย โปรตอน (proton) นิวตรอน ( neutron) และอิเล็กตรอน (electron) อนุภาคทั้ง 3 ชนิดนี้เป็นองค์ประกอบพื้นฐานของอะตอมของธาตุทุกธาตุ โดยโปรตอน และนิวตรอนอยู่รวมกัน ตรงศูนย์กลางของอะตอม เรียกว่า นิวเคลียส (nucleus)ซึ่งมีขนาดเล็กมากเมื่อเทียบกับขนาดของอะตอม

พื้นที่ที่เหลือของอะตอมเป็นที่ว่าง
อิเล็กตรอน เคลื่อนที่อยู่ในที่ว่างโดยรอบนิวเคลียสธาตุต่างชนิดกันจะมีจ านวนโปรตอนต่างกัน เช่น
He ฮีเลียม มี 2 โปรตอน
C คาร์บอน มี 6 โปรตอน
Al อะลูมิเนียม มี 13 โปรตอน

ดังนั้น จำนวนโปรตอนจะบอกชนิดของธาตุนอกจากนี้ แต่ละอะตอมอาจจะมีจำนวนโปรตอนใกล้เคียง หรือเท่ากับ จำนวนนิวตรอน

โปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอนมีประจุไฟฟ้าแตกต่างกัน โดย
โปรตอน มีประจุไฟฟ้า บวก +
นิวตรอนเป็นกลางทางไฟฟ้า (ไม่มีประจุ)
อิเล็กตรอน มีประจุไฟฟ้า ลบ –

อะตอม มีจ านวน โปรตอน เท่ากับ จ านวนอิเล็กตรอนดังนั้น อะตอมจึงมีจ านวนอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าบวก จะเท่ากับจ านวนอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าลบ
( ประจุ + เท่ากับ ประจุ – )
ทำให้อะตอมเป็นกลางทางไฟฟ้า

1. อะตอมหนึ่งมี 7 โปรตอน 7 นิวตรอน ส่วนอะตอมที่สองมี 7 โปรตอน 8 นิวตรอน อะตอมทั้งสองนี้เป็นอะตอมของธาตุ
ชนิดเดียวกันหรือไม่ เพราะเหตุใด อะตอมทั้งสองเป็นอะตอมของธาตุชนิดเดียวกันเพราะมีจำนวนโปรตอนเท่ากัน

2. นิวเคลียสของธาตุแต่ละชนิดมีประจุไฟฟ้ารวม
เป็นอย่างไร เพราะเหตุใดนิวเคลียสของธาตุแต่ละชนิดมีประจุไฟฟ้าบวก เนื่องจาก ประกอบด้วยโปรตอน ซึ่งมีประจุบวก และนิวตรอนซึ่ง เป็นกลางทางไฟฟ้า เมื่ออยู่รวมกันจึงเป็นประจุไฟฟ้าบวก

3. ถ้าอะตอมของธาตุฮีเลียมมี 2 โปรตอน 2 นิวตรอน และ 2 อิเล็กตรอน อะตอมของธาตุฮีเลียมจะมีประจุไฟฟ้าอะไร เพราะเหตุใด อะตอมของธาตุฮีเลียมจะเป็นกลางทางไฟฟ้า เนื่องจากมีอนุภาคที่มีประจุบวก 2 อนุภาค อนุภาคที่เป็นกลาง
2  อนุภาค และ อนุภาคที่มีประจุ ลบ 2 อนุภาคเมื่ออยู่รวมกันจึงเป็นกลางทางไฟฟ้า

1.แนวคิดคลาดเคลื่อน

1.1 อิเล็กตรอนเคลื่อนที่เป็นรูปวงกลมล้อมรอบนิวเคลียส เป็นวงโคจรรูปวงกลมหรือวงรี ในลักษณะเดียวกันกับดาวเคราะห์ เคลื่อนที่เป็นวงโคจรรอบดวงอาทิตย์

1.2 อิเล็กตรอนเคลื่อนที่อยู่ในที่ว่าง ซึ่งอยู่ล้อมรอบนิวเคลียส แต่การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน ไม่จำเป็นต้องเป็นวงอะตอมของธาตุชนิดหนึ่ง จะมีจำนวนโปรตอนและนิวตรอนเท่ากันเสมอ

2.แนวความคิดที่ถูกต้อง

2.1 อิเล็กตรอนเคลื่อนที่อยู่ในที่ว่าง ซึ่งอยู่ล้อมรอบนิวเคลียส แต่การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน ไม่จำเป็นต้องเป็นวง

2.2 อะตอมของธาตุชนิดหนึ่งจะมีจำนวนโปรตอนและอิเล็กตรอนเท่ากันเสมอ แต่จำนวนโปรตอนไม่จ าเป็นต้องเท่ากับจำนวนนิวตรอน