Page 6 - ทฤษฎีควอนตัมและโครงสร้างอะตอม

ห น้ า | 74 บทที่ 3  โครงสร้างอะตอมและทฤษฎีควอนตัม

ภาพ 3-6 แบบจ าลองนิวเคลียร์ ผลการทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ดไม่สามารถอธิบายโดยใช้แบบจ าลอง
พลัมพุดดิ้ง เขาจึงเสนอแบบจ าลองใหม่ว่าอะตอมต้องมีนิวเคลียสความหนาแน่นสูง ขนาดเล็ก

[Tro, Chemistry A Molecular Approach 2 edition, 2011, Pearson]

1. มวลของอะตอมส่วนใหญ่และทั้งหมดของประจุบวกของอะตอมรวมกันอยู่ตรงกลางอะตอม เรียกว่า

นิวเคลียส (nucleus)
2. ปริมาตรส่วนใหญ่ของอะตอมเป็นพื้นที่ว่าง

3. มีอิเล็กตรอนประจุลบจ านวนมากอยู่นอกนิวเคลียส์ และมีอนุภาคประจุบวก เรียกว่าโปรตอน (proton)

อยู่ภายในนิวเคลียส์เพื่ออะตอมเป็นกลางทางไฟฟ้า

ถึงแม้ว่าแบบจ าลองของ Rutherford ประสบความส าเร็จอย่างมาก แต่นักวิทยาศาสตร์คิดว่า
แบบจ าลองยังไม่สมบูรณ์ ตัวอย่างเช่น ไฮโดรเจนอะตอมมีหนึ่งโปรตอนและฮีเลียมอะตอมมีสองโปรตอน แต่

อัตราส่วนโดยมวลของฮีเลียมต่อไฮโดรเจนเป็น 4:1 แสดงว่าฮีเลียมอะตอมต้องมีมวลอื่นด้วย ต่อมา

Rutherford และนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษชื่อ James Chadwick (1891-1974) ได้แสดงให้เห็นว่ามวลที่
หายไปประกอบด้วยนิวตรอน (nutron) ซึ่งเป็นอนุภาคที่เป็นกลางภายในนิวเคลียส์ มวลของนิวเคลียส์

มากกว่ามวลของอะตอม 99.9% มีความหนาแน่นสูง แต่ครอบครองปริมาตรน้อยมากๆ ภาพ 3-7 แสดง

โปรตอนและนิวตรอนในอะตอมอยู่ในปริมาตรที่น้อยมากๆ ของนิวเคลียส์ ส่วนอิเล็กตรอนกระจายรอบ
นิวเคลียส์เป็นทรงกลม ตาราง 3-1 แสดงสมบัติของอนุภาคพื้นฐานของอะตอม

ตาราง 3-1 สมบัติของอนุภาคพื้นฐานของอะตอม
ประจุไฟฟ้า มวล

SI (C) อะตอม SI (g) อะตอม (amu)
–19
–24
โปรตอน +1.6022 x 10 +1 1.6726 x 10 1.0073
–24
นิวตรอน 0 0 1.6749 x 10 1.0087
–19
–28
อิเล็กตรอน –1.6022 x 10 –1 9.1094 x 10 0.00054858
[Petrucci, General Chemistry 10 edition หน้า 44, 2011, Pearson]

ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. สมศักดิ์ ศิริไชย