แบบจำลองอะตอม
แบบจำลองอะตอมของจอห์นดอลตัน
จอห์น ดอลตัน นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษได้เสนอทฤษฎีอะตอมโดยอาศัยข้อมูลจากการทดลองที่พอจะศึกษาได้และนับว่าเป็นทฤษฎีแรกที่เกี่ยวกับอะตอมที่พอจะเชื่อถือได้ ซึ่งมีใจความดังนี้สารทุกชนิดประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กที่สุดเรียกว่า “ อะตอม”
- อะตอมจะไม่สามารถแบ่งแยกได้ และไม่สามารถสร้างขึ้นใหม่ได้
- อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันจะมีสมบัติเหมือนกันทุกประการ
- อะตอมของธาตุต่างกันจะมีสมบัติต่างกัน
- ธาตุตั้งแต่สองชนิดขึ้นไปสามารถรวมตัวกันเกิดเป็นสารประกอบ โดยมีอัตราส่วนการรวมตัวเป็นตัวเลขอย่างง่าย เช่น CO CO 2
แบบจำลองอะตอมของทอมสัน
ในปี 1895 หลังจากทอมสันได้ค้นพบอิเลคตรอน(จากการหาค่าประจุต่อมวลของอนุภาคในรังสีแคโทด) และเชื่อว่าอะตอมแบ่งแยกได้ โดยมีอิเลคตรอน เป็นส่วนประกอบหนึ่งของอะตอม ทอมสันจึงสร้างแบบจำลองอะตอม ซึ่งแบบจำลองอะตอมของทอมสันจะมีลักษณะดังนี้
1. อะตอมมีลักษณะเป็นทรงกลม
2. เนื้ออะตอมส่วนใหญ่จะเป็นประจุไฟฟ้าบวกและมีประจุลบกระจายอยู่อย่างสม่ำเสมอ
3. ภาวะปกติอะตอมจะเป็นกลางทางไฟฟ้า(มีประจุไฟฟ้าบวกเท่ากับประจุไฟฟ้าลบ)
4. ภาวะปกติอิเลคตรอนจะอยู่นิ่งในอะตอม
ในปี 1910 เออร์เนสต์ รัทเธอร์ฟอร์ด (Ernest Rutherford) ได้เสนอแบบจำลองอะตอมใหม่ เกี่ยวกับการกระจายตัวของประจุลบของอิเล็กตรอนและประจุบวกภายในนิวเคลียสของอะตอม รัทเธอร์ฟอร์ดและคณะได้ทำการทดลองยิงอนุภาคแอลฟา ไปที่แผ่นโลหะทองคำบาง ดังรูปที่ 4.5 พบว่าอนุภาคแอลฟาส่วนใหญ่สามารถผ่านแผ่นโลหะได้โดยมีการกระเจิงจากแนวการเคลื่อนที่เดิมไปในทิศทางต่างๆ ของอนุภาคน้อยมาก และมีบางอนุภาคกระเจิงจากแนวเดิมเป็นมุมกว้างและบางอนุภาคสะท้อนกลับในทิศทางเดิม ทำให้รัทเธอร์ฟอร์ดจึงได้เสนอแบบจำลองอะตอมขึ้นใหม่ว่า อะตอมประกอบด้วยแกนกลางที่มีความหนาแน่นของประจุบวกรวมกันอยู่ เรียกว่านิวเคลียส ซึ่งเป็นที่รวมมวลเกือบทั้งหมดของอะตอม มีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่รอบๆ นิวเคลียส โดยมีพื้นที่ส่วนใหญ่ของอะตอมเป็นที่ว่างเนื่องจากแบบจำลองอะตอมของรัทเธอร์ฟอร์ด ยังมีข้อบกพร่องบางประการเช่น ไม่สามารถอธิบายได้ว่าทำไมอิเล็กตรอนจึงเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสได้ โดยไม่สูญเสียพลังงาน และทำไมประจุไฟฟ้าบวกจึงรวมกันอยู่ภายในนิวเคลียสได้ โดยไม่เกิดแรงผลักกันของประจุไฟฟ้าชนิดเดียวกัน จึงทำให้นักวิทยาศาสตร์พยายามหาแบบจำลองอะตอมขึ้นใหม่
แบบจำลองอะตอมของโบร์
ในปี 1913 นักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์กชื่อ นีล บอห์ร (Niels Bohr) เป็นผู้หนึ่งพยายามหาคำอธิบายเพิ่มเติมเกี่ยวกับแบบจำลองอะตอมของรัทเธอร์ฟอร์ด ได้นำทฤษฎีกลศาสตร์ควอนตัมมาประยุกต์ใช้ในการทดลอง เพื่อพัฒนาแบบจำลองอะตอมของรัทเธอร์ฟอร์ดอีเล็กตรอนซึ่งมีประจุลบเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสที่มีประจุบวกด้วยแรงดึงดูดทางไฟฟ้าตามกฎของคูลอมบ์ (Coulomb) ที่สามารถอธิบายสเปกตรัมของอะตอมไฮโดรเจนที่มีเพียงอิเล็กตรอนตัวเดียวได้โดยได้เสนอแบบจำลองอะตอมของไฮโดรเจนว่า
1. อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่เป็นวงกลมรอบนิวเคลียส โดยมีวงโคจรเพียงบางวงที่มีอิเล็กตรอนไม่แผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาในวงโคจรดังกล่าว คล้ายดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดวงอาทิตย์
2. อิเล็กตรอนจะรับหรือปล่อยพลังงานออกมา เมื่อมีการเปลี่ยนวงโคจรที่กล่าวในข้อที่ 1 พลังงานที่อิเล็กตรอนรับหรือปล่อยออกมาจะอยู่ในรูปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสมมติฐานของบอห์ร สามารถอธิบายปัญหาปรากฏการณ์ของอะตอมไฮโดรเจนได้ คือ
1. เหตุผลที่อิเล็กตรอนโคจรรอบนิวเคลียสของไฮโดรเจนได้โดยไม่แผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เพราะอิเล็กตรอนโคจรในระดับพลังงานของอะตอมบางวง ซึ่งวงในสุดจะเสถียร
2. สเปกตรัมของไฮโดรเจนเกิดจากการเปลี่ยนระดับพลังงานของอิเล็กตรอน จากสถานะกระตุ้นมายังสถานะต่ำกว่า หรือสถานะพื้น จะแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
ออกมา อาจเห็นเป็นเส้นสว่างที่ไม่ต่อเนื่อง และอาจมีความถี่อื่นๆ อีกที่ตามองไม่
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น