วันศุกร์ที่ 12 กันยายน พ.ศ. 2551

แบบจำลองอะตอมของดอลตัน

แบบจำลองอะตอมของดอลตัน



ปรากฏเป็นหลักฐานว่า นักปราชญ์กรีกชื่อ เดโมคริตุส ( Democritus ) ได้ให้ความคิดเห็นเกี่ยวกับโครงสร้างของสสารไว้เป็นครั้ง แรกเมื่อราว 400ปีก่อนค.ศ. เขากล่าวว่าสสารทุกชนิดประกอบด้ยอนุภาค ทั้งนี้เพราะเขาได้ลองทุบเกลือเม็ดให้แตกออกเป็นชิ้นเล็กๆได้ และเขาเกิดความคิดว่า ถ้าเขาทุบเศษเกลือชิ้นเล็กๆเหล่านั้นให้แตกออกไปอีก ก็คงจะได้เศษเกลือชิ้นเล็กลงไปอีก ดังนี้เรื่อยๆไปจนถึงชิ้นที่เล็กที่สุด ซึ่งไม่สามารถจะทุบให้แตกออกไปอีกได้ เขาเรียกชิ้นของสสารที่เล็กที่สุดนี้ว่า อะตอม ( Atom )

แต่เดโมคริตุสไม่เคยทดสอบความคิดเห็นอันนี้และไม่ได้พยายามทดสอบด้วยจนกระทั่งถึงต้นคริสตวรรษที่ 18 คือ ปี ค.ศ. 1804นักวิทยาศาสตร์ในประเทศอังกฤษ คือ จอห์น ดอลตัน ( John Dalton ) ได้ทำการทดลองเคมีหลายอย่างโดยเฉพาะที่เกี่ยวกับเรื่องก๊าซ เขาเป็นคนแรกที่เชื่อว่า ถ้าได้ศึกษาจนทราบธรรมชาติและสมบัติของอะตอมแล้ว จะสามารถอธิบายปรากฏการณ์เคมี และกฎต่างๆ ได้มากมาย เขาพยายามหาเหตุผลว่าทำไมผลการทดลองจึงปรากฏออกมาเช่นนั้น ในที่สุดก็คิดว่า น่าจะเป็นเพราะอนุภาคของก๊าซ ต่างๆมีที่ว่างระหว่างมันอยู่ จงทำให้ก๊าซต่างๆในอากาศผสมกันจนเป็นเนื้อเดียวกันได้ เมื่ออากาศละลายลงไปในน้ำและมองไม่เห็น อากาศแยกตัวอยู่ก็คงด้วยเหตุผลเดียวกน คืออนุภาคของอากาศเข้าไปแทรกแซงอยู่ระหว่างอนุภาคของน้ำ และการที่ก๊าซต่างๆชนิดละลายน้ำจำนวนจำกันเฉพาะตัวก็เพราะการละลายได้มาน้อยขึ้นอยู่กับน้ำหนัก และจำนวนของอนุภาคของก๊าซนั้นๆ ซึ่งมีข้อความสำคัญสรุปได้ดังนี้

- สารประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กเรียกว่าอะตอม แบ่งแยกไม่ได้และสร้างขึ้นหรือทำลายให้สูญหายไปไม่ได้
- อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันจะมีมวลเท่ากัน มีสมบัติเหมือนกัน แต่จะแตกต่างจากอะตอมของธาตุอื่น
- สารประกอบเกิดจากการรวมตัวของอะตอมของธาตุตั้งแต่สองชนิดขึ้นไป มีอัตราส่วนการรวมตัวเป็นตัวเลขอย่างง่าย
- อะตอมของธาตุสองชนิดอาจรวมตัวกันด้วยอัตราส่วนต่างๆ กัน เกิดเป็นสารประกอบได้หลายชนิด

ต่อจากสมัยของดอลตันได้มีการทดลองที่ให้ข้อมูลเกี่ยวกับอะตอมเพิ่มมากขึ้นและมีบางเรื่องที่ไม่สอดคล้องกับแนวคิดของดอลตันเช่น พบว่าอะตอมประกอบด้วยอนุภาคย่อยๆ และอะตอมของธาตุชนิดเดียวกันก็มีมวลแตกต่างกันได้ นอกจากนี้ยังมีบางเรื่องที่ใช้แนวคิดของ ดอลตันอธิบายไม่ได้ เช่น ปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในหลอดรังสีแคโทด ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์คนต่อๆ มาจึงได้พยายามค้นคว้าเพิ่มเติมเพื่อสร้างแบบจำลองอะตอมขึ้นใหม่ เราจะศึกษาต่อไปว่านักวิทยาศาสตร์สร้างแบบจำลองของอะตอมไว้อย่างไรบ้าง เพราะเหตุใดแบบจำลองของอะตอม จึงมีผู้เสนอไว้หลายแบบ



รูป แบบจำลองของดอลตัน

นักเคมีของโลกเรา 2


นักเคมีของโลก


1.
จอห์น ทินดอลล์ ( John Tyndol )

ชาวไอร์แลนด์ / นักวิทยาศาสตร์
- ค้นพบการมองเห็นลำแสงที่ผ่านคอลลอยด์ซึ่งเรียกว่า " การกระเจิงของแสง "

2. จอห์น ดอลตัน ( John Dolton )
ชาวอังกฤษ / นักเคมี

- เสนอการใช้ภาพแทนสัญลักษณ์ของธาตุ
- ศึกษามวลอะตอมของธาตุจากการสังเกตธาตุที่รวมกันเป็นสารประกอบ โดยค้นพบว่า ธาตุไฮโดรเจนมีมวลน้อยที่สุด
- เชื่อว่า อะตอมของธาตุต่างชนิดมีมวลไม่เท่ากัน ซึ่งเป็นผู้เทียบว่าอะตอมของธาตุชนิดหนึ่งเป็นกี่เท่าของอะตอมของอีกธาตุหนึ่ง
- เสนอแบบจำลองอะตอมรูปทรงกลมกลวง ดังภาพ



3. โจนส์ จาคอบ เบอร์ซีเรียส ( Jons Jacob Barsilius )
ชาวสวีเดน / นักเคมี

- เสนอให้ใช้ตัวอักษรแทนสัญลักษณ์ของธาตุ

4. ดิโมเครตุส ( Dimocritus )
ชาวกรีก / นักปราชญ ์

- ให้ความเชื่อว่าสารต่าง ๆ จะประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กที่สุดซึ่งไม่สามารถแบ่งย่อยต่อไปได้ซึ่งเรียกอนุภาคนี้ว่า " อะตอม "
( Atoms )

5. เบนจามิน ( Benjamin )
ชาวอังกฤษ / นักวิทยาศาสตร์
- เป็นผู้จุดประกายการสร้างหลอดรังสีแคโธด และ การนำไฟฟ้าภายในตัวกลางที่เป็นก๊าซ


6. เซอร์วิลเลียมส์ ครุกส์ ( Sir. William crukes )
ชาวอังกฤษ / นักวิทยาศาสตร์

- เป็นผู้ทดลองเกี่ยวกับหลอดรังสีแคโธด


7. เซอร์โจเซฟ จอห์น ทอมสัน ( Sir. John Tomson )
ชาวอังกฤษ / นักวิทยาศาสตร์
- เป็นผู้ค้นพบอนุภาคที่เรียกว่า " ฮิเลคตรอน " ซึ่งมาจากการทดลองโดยใช้การเบี่ยงเบนของอนุภาคประจุลบในหลอดรังสีแคโธด
- เสนอแบบจำลองอะตอมที่เป็นทรงกลมที่ทมีทั้งประจุบวก และ ประจุลบอยู่อย่างเท่ากัน ดังภาพ



8. ออยเกน โกลด์ชไตน์ ( Oilgen Goldstein )
ชาวเยอรมัน / นักวิทยาศาสตร์
- ค้นพบอนุภาคที่เรียกว่า " โปรตอน " ( Proton ) ซึ่งมาจากการทดลองโดยเจาะรูที่รังสีแคโธด และ แอโนด แล้วสังเกตภาพ
ที่ฉากเรืองแสง
- คิดคำนวณค้นพบมวลของโปรตอนมีค่าเท่ากับ 1.66 X 10-24 กรัม และมีประจุเท่ากับ 1.6 X 10-19 คูลอมบ์


9. โรเบิร์ต แอนดรูส์ มิลิแกน ( Robert Andrews Miligan )
ชาวอเมริกัน / นักวิทยาศาสตร์
- ค้นพบว่าอิเลคตรอนมีประจุเท่ากับ 1.6 X 10-19 คูลอมบ์ และ คำนวณหามวลของอิเลคตรอนเท่ากับ 9.11 X 10-28 กรัม


10. ลอร์ด ออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด ( Lord Ernert Rutherford )
ชาวอังกฤษ / นักวิทยาศาสตร์
- สร้างการทดลองโดยใช้การยิงอนุภาคแอลฟาไปยังแผ่นทองคำ ( Au ) แล้วสังเกตการหักเหบนฉากเรืองแสง ( ZnS )
- เสนอแบบจำลองอะตอมมีลักษณะทรงกลมกลวงโดยภายในมีนิวเคลียสอยู่บริเวณกลางของอะตอม ดังภาพ



11. ฮันส์ ไกเกอร์ ( Hans Giger )
ชาวเยอรมัน / นักวิทยาศาสตร์
- ร่วมคิดค้นเช่นเดียวกับรัทเทอร์ฟอร์ด


12. เชอร์ เจมส์ แชดวิก ( Sir. James Chadwick )
ชาวอังกฤษ / นักวิทยาศาสตร์
- เป็นผู้ค้นพบอนุภาคที่เรียกว่า " นิวตรอน " ( Neutron ) จากการทดลองยิงอนุภาคแอลฟาไปยังอะตอมต่าง ๆ
- คิดคำนวณมวลของนิวตรอน เท่ากับ 1.675 X 10-24 กรัม


13. เฟรเดอริก ซอดดี ( Freaderic Soddy )
ชาวอังกฤษ / นักเคมี
- เป็นผู้เรียกอะตอมของธาตุเดียวกันที่มีเลขมวลต่างกันว่า " ไอโซโทป " ( Isotope )
- ไอโซโทป มีทั้งในธรรมชาติ และ เกิดจากการสังเคราะห์ เช่น ไฮโดรเจน จะมี 3 ไอโซโทป ที่มีชื่อเฉพาะเรียกว่าโปรเทียม ( 1H )
, ดิวทีเรียม ( 2H ) , ทริเทียม ( 3H )

14. มักซ์ คาร์ล แอนสต์ ลุดวิก พลังค์ ( Max Karl Ernert Ludwig Plack )
ชาวเยอรมัน / นักวิทยาศาสตร์
- เป็นผู้ศึกษาพลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า และได้ข้อสรุปถึงความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ากับความถี่ของ
คลื่น
- โดยในความสัมพันธ์มีใจความว่า " พลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความถี่ของคลี่น " โดยสรุปเป็นสูตร
คือ


15. โรเบิร์ต บุนเซน ( Robert Bunsen )
ชาวเยอรมัน / นักวิทยาศาสตร์
- เป็นผู้พัฒนาตจะเกียงก๊าซให้เปลวไฟปราศจากสี ซึ่งช่วยให้ศึกษาสีของเปลวไฟได้ง่าย

16. กุสตาฟ โรเบิร์ด คีร์ชฮอฟฟ์ ( Gustav Robert Kirchhoff )
ชาวเยอรมัน / นักวิทยาศาสตร์
- เป็นผู้ประดิษฐ์สเปกโตรสโคปซึ่งใช้ในการศึกษาสเปคตรัมที่ได้จากการเผาเพื่อหาองค์ประกอบของสารได้


17. นีลส์ โบร์ ( Niels Bohr )
ชาวเดนมาร์ก / นักวิทยาศาสตร์
- เป็นผู้เสนอแบบจำลองอะตอมเพื่อใช้อธิบายลักษณะของอิเลคตรอนที่ปรากฏอยู่รอบนิวเคลียสได้
- ใจความของแบบจำลองอะตอมนี้มีอยู่ว่า " อิเลคตรอนจะเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสเป็นวงคล้ายกับวงโคจรของดาวเคราะห์
รอบดวงอาทิตย์แต่ละวงจะมีระดับพลังงานเฉพาะตัว และ เรียกระดับพลังงาน ของอิเลคตรอนที่อยู่ใกล้นิวเคลียสที่สุด
ซึ่งมีระดับพลังงานต่ำสุดว่า " ระดับพลังงาน K " และถัดออกไปเรื่อย ๆ ตามพยัญชนะในภาษาอังกฤษ "

18. เดอร์เบอร์ ไลเนอร์ ( Debour Liner )
ชาวเยอรมัน / นักวิทยาศาสตร์
- เป็นผู้เสนอกฎของการจัดเรียงตารางธาตุแบบกลุ่มที่เรียกว่า " กลุ่ม 3 "
- โดยกำหนดใช้เลขมวลอะตอม ในการหาเลขมวลอะตอมอื่น ๆ เช่น ลิเธียม ( Li ) , โซเดียม ( Na ) , โพแทสเซียม ( K )
แต่ก็ไม่สามารถใช้ได้จึงถูกลบล้างไป

19. จอห์น นิวแลนด์ ( John Newland )
ชาวอังกฤษ / นักวิทยาศาสตร์
- เป็นผู้เสนอกฎในการจัดเรียงตารางธาตุให้เป็นหมวดหมู่
- ใจความของกฎ คือ ถ้าเรียงธาตุตามมวลอะตอมจากน้อยไปมาก พบว่า ธาตุที่ 8 จะมีสมบัติเหมือนกันธาตุที่ 1 เสมอ
( ไม่รวมธาตุไฮโดรเจน และ ก๊าซเฉื่อย ) แต่ในกฎนี้มีการใช้อธิบายได้ถึงธาตุแคลเซียม ( Ca ) แต่ก็ถูกลบล้างไป

20. ยูลิอิส โลทาร์ ไมเออร์ ( Julius Lothar Meyer )
ชาวเยอรมัน / นักวิทยาศาสตร์
- ได้ศึกษารายละเอียดของธาตุต่าง ๆ มากชึ้น โดยเรียงธาตุตามมวลอะตอมจากน้อยไปมาก จะพบว่าธาตุมีสมบัติคล้ายกันเป็นช่วง ๆ

21.ดิมิทรี อิวา - โนวิช เมนเดเลเอฟ ( Dimitri Iva - Novich Mendelejev )
ชาวรัสเซีย / นักวิทยาศาสตร์
- คิดค้นเช่นเดียวกับไมเออร์ ซึ่งเมนเดเลเอฟเป็นผู้ตั้งกฎที่เรียกว่า " กฎพีรีออดิก "
- ข้อที่น่าสังเกต คือ การจัดธาตุเป็นหมวดหมู่ของเมนเดเลเอฟไม่ได้ยึดการเรียงลำดับตามมวลอะตอมจากน้อยไปมาก เพียงอย่างเดียว
แต่ได้นำสมบัติที่คล้ายคลึงกันของธาตุมาเรียงตามความสัมพันธ์ในแต่ละธาตุ

22. เฮนรี กวิน เจฟฟรี่ส์ โมสลีย์ ( Henry Gwyn Jeffreys Moseley )
ชาวอังกฤษ / นักวิทยาศาสตร์
- เสนอให้จัดธาตุเรียงตามเลขอะตอม เนื่องจากสมบัติต่าง ๆ ของธาตุมีความสัมพันธกับประจุบวกในนิวเคลียส หรือ เลขอะตอม
มากกว่ามวลอะตอม

23. ไลนัส พอลิง ( Linus Poiling )
ชาวอเมริกัน / นักเคมี
- เสนอการกำหนดค่าแสดงความสามารถในการดึงดูดอิเลคตรอนของธาตุ เรียกว่า " อิเลคโทรเนกาติวิตี้ " ธาตุที่มีอิเลคโทรเนกาติวิตี้
สูง จะมีความสามารถในการดึงดูดอิเลคตรอนได้ดีกว่าธาตุที่มีค่าอิเลคโทรเนกาติวิตี้ต่ำ ๆ


24. อองตวน - โลรอง ลาวัวซิเอ ( Antoine - Laurent Lavoisier )
ชาวฝรั่งเศส / นักเคมี
- ทดลองเผาสารในหลอดทดลองที่ปิดสนิทพบว่า "มวลรวมของสารก่อนเกิดปฏิกิริยาเท่ากับมวลรวมของสารหลังเกิดปฏิกิริยา"
จึงได้ตั้งกฎที่เรียกว่า " กฎทรงมวล "


25. โจเซฟ เพราสต์ ( Joseph Prouste )
ชาวฝรั่งเศส / นักวิทยาศาสตร์
- ทดลองศึกษาการเตรียมสารประกอบบางชนิดพบว่าสารประกอบชนิดหนึ่งที่เตรียมด้วยวิธีการที่แตกต่างกันมีอัตราส่วนโดยมวล
ของธาตุที่รวมกันเป็นสารประกอบคงที่เสมอจึงตั้งเป็นกฎที่เรียกว่า " กฎสัดส่วนคงที่ "


26. โจเซฟ - หลุยส์ เกย์ - ลูสแซก ( Joseph - Loius Gay - Lussac )
ชาวฝรั่งเศส / นักเคมี
- ทดลองวัดปริมาตรของก๊าซที่ทำปฏิกิริยาพอดีกัน และ ปริมาตรของก๊าซที่ได้จากปกิกิริยา ณ อุณหภูมิ และ ความดันเดียวกัน
แล้วสรุปเป็นกฎของการรวมปริมาตรของก๊าซว่า " อัตราส่วนระหว่างปริมาตรของก๊าซที่ทำปฏิกิริยาพอดีกัน และ ปริมาตร
ของก๊าซที่ได้จากปฏิกิริยา เมื่อวัดที่อุณหภูมิ และ ความดันเดียวกันจะเป็นเลขลงตัวน้อย ๆ "


27. อาเมเดโอ อโวกาโดร ( Amedeo Avocadro )
ชาวอิตาลี / นักวิทยาศาสตร์
- อธิบายว่าการที่อัตราส่วนโดยปริมาตรของก๊าซที่เข้ามาทำปฏิกิริยา และ ที่ได้จากปฏิกิริยาเป็นจำนวนเต็มลงตัวน้อย ๆ

28. สตานิสลาฟ คันนีดซาโร ( Stanislav Cannizzaro )
ชาวอิตาลี / นักเคมี
- อธิบายสมมุติฐานของอโวกาโดรโดยใช้ผลการทดลองเกี่ยวกับปริมาตรของก๊าซต่าง ๆ และ ได้เสนอว่าธาตุที่เป็นก๊าซจะอยู่เป็น
โมเลกุล ซึ่งในโมเลกุลจะประกอบด้วยอะตอมที่เหมือนกันเป็นจำนวนคู่ที่น้อยที่สุด

29. รอเบิร์ต บอยล์ ( Robert Boyle )
ชาวอังกฤษ / นักวิทยาศาสตร์
- ศึกษาเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ และ ความดันของก๊าซ
- สามารถสรุปเป็นกฎที่มีชื่อว่า " กฎของบอยล์ " ซึ่งมีสาระสำคัญ คือ " เมื่ออุณหภูม และ มวลของก๊าซคงที่ปริมาตรของก๊าซ
จะแปรผกผันกับความดัน

30. จากซ์ - อาเล็กซองดร์ เซซา ชาร์ล ( Jacques - Alexandre - Cesar Charles )
ชาวฝรั่งเศส / นักวิทยาศาสตร์
- ได้ศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิกับปริมาตรของก๊าซ และ เสนอกฎที่เรียกว่า " กฎของชาร์ล " โดยมีใจความว่า
" เมื่อมวล และ ความดันของก๊าซคงที่ปริมาตรของก๊าซจะแปรผันตรงกับอุณหภูมิเคลวิน "

31. อองตวน อองรี เบกเคอเรล ( Antoine Anley Bagkerel )
ชาวฝรั่งเศส / นักวิทยาศาสตร์
-
ค้นพบการแผ่รังสีของธาตุยูเรเนียมด้วยการห่อยูเรเนียมด้วยฟิล์มถ่ายรูป

32. ปิแอร์ คูรี่ ( Pierre Curie )
ชาวฝรั่งเศส / นักวิทยาศาสตร์
- ค้นพบกัมมันตรังสีอื่น ๆ เช่น พอโลเนียม , เรเดียม และ ทอเรียม สามารถแผ่รังสีได้ซึ่งจากการนำไปใช้ทางการแพทย์ได้

33. แมร์รี่ คูรี่ ( Marie Curie )
ชาวฝรั่งเศส / นักวิทยาศาสตร์
-
ค้นพบเช่นเดียวกับ ปิแอร์

34. เฮนรี่ - หลุยส์ เลอชาเตอลิเอ ( Henry Louis LeChaterlier )
ชาวฝรั่งเศส / นักวิทยาศาสตร์
- ศึกษาการเปลี่ยนแปลงภาวะสมดุลของปฏิกิริยาต่าง ๆ โดยมีใจความดังนี้ " เมื่อระบบที่อยู่ในภาวะสมดุลถูกรบกวนโดยการเปลี่ยน
แปลงปัจจัยที่มีต่อภาวะสมดุลของระบบ ระบบจะเกิดการเปลี่ยนแปลงไปในทิศทางที่จะลดผลของการรบกวนนั้นเพื่อให้ระบบ
เข้าสู่ภาวะสมดุลอีกครั้ง "

35. ฟริตซ์ ฮาเบอร์ ( Fritz Haber )
ชาวเยอรมัน / นักเคมี
- ได้ศึกษาหลักของเลอชาเตอลิเอ แล้วนำไปปรับปรุงโดยคิดวิธีการเตรียมก๊าซแอมโมเนียในอุตสาหกรรม โดยได้ข้อสรุป คือ
การเพิ่มอุณหภูมิ ความดัน โดยมีสารพวกคะตะเลสเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา

36. สวันเต เอกุสต์ อาร์เรเนียส ( Svante August Arrhenius )
ชาวสวีเดน / นักเคมี
-
ได้ตั้งทฤษฎีโดยให้นิยามว่า " กรด คือ สารที่ละลายแล้วแตกตัวให้ไฮโดรเจนไอออน " และ " เบส คือสารที่ละลายน้ำ
แล้วแตกตัวให้ไฮดรอกไซด์ไอออน "

37. โยฮันเนส นิโคเลาส์ เบรินสเตด ( Johannes Nicrolaus Bronsted )
ชาวอังกฤษ / นักเคมี
- ให้นิยามว่า " กรด คือ สารให้โปรตอนแก่สารอื่น " และ " เบส คือสารที่รับโปรตอนจากสารอื่น "

38. ทอมัส มาร์ติน ลาวรี ( Thomas Martin Lowry )
ชาวอังกฤษ / นักเคมี
- เช่นเดียวกับเบรินสเตด

39. ซอเรน ปีเตอร์ ลอริตซ์ ซอเรนซัน ( Soren Peter Letes Sorensen )
ชาวเดนมาร์ก / นักเคมี
- ได้เสนอค่าความเข้มข้นของ H3O+ เป็นค่า pH โดยกำหนดให้ pH มีค่าเท่ากับ - log [ H3O+ ]

40. อาร์โนล์ด โอ แบคมาน ( Arnold O Becmarn )
ชาวอเมริกัน / นักวิทยาศาสตร์
-
คิดเครื่องพีเอชมิเตอร์ ( pH metre ) ใช้ในการบอกค่าความเป็นกรด - เบสของสารละลาย

41. ฟรีดริซ เวอเลอร์ ( Fedizh Veirer )
ชาวเยอรมัน / นักวิทยาศาสตร์
-
สามารถสังเคราะห์ยูเรียซึ่งเป็นสารอินทรีย์จากสารอนินทรีย์ได้