อะตอมคืออะไร

อะตอมถูกกำหนดให้เป็นอนุภาคที่เล็กที่สุดของสารที่สามารถดำรงอยู่ได้ด้วยตัวเองหรือรวมกับอะตอมอื่นเพื่อสร้างโมเลกุล

ในปี ค.ศ. 1808 นักเคมี นักฟิสิกส์ และนักอุตุนิยมวิทยาชาวอังกฤษชื่อดัง จอห์น ดาลตัน ได้เผยแพร่ทฤษฎีของเขาเกี่ยวกับอะตอม ในเวลานั้น ปรากฏการณ์ทางเคมีหลายอย่างที่ไม่สามารถอธิบายได้ได้รับการแก้ไขอย่างรวดเร็วด้วยทฤษฎีของดาลตัน ดังนั้น ทฤษฎีนี้จึงกลายเป็นพื้นฐานทางทฤษฎีของเคมี ข้อสมมติฐานของทฤษฎีอะตอมของดาลตันมีดังนี้

• สารทุกชนิดประกอบด้วยอนุภาคที่เล็กและไม่สามารถแบ่งได้อีกซึ่งเรียกว่าอะตอม

• อะตอมของธาตุเดียวกันมีคุณสมบัติเหมือนกันแต่แตกต่างจากอะตอมของธาตุอื่น

• อะตอมของธาตุต่างๆ รวมตัวกันเพื่อสร้างสารประกอบ

• ปฏิกิริยาเคมีไม่ใช่อะไรนอกจากการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของอะตอมเหล่านี้

• อะตอมไม่สามารถถูกสร้างขึ้นหรือทำลายได้โดยวิธีใดๆ

ทฤษฎีของดาลตันมีข้อเสียบางประการ เช่น ทุกวันนี้เราทราบว่าอะตอมสามารถถูกทำลายได้ นอกจากนี้ อะตอมของธาตุเดียวกันอาจมีมวลต่างกัน (ไอโซโทป) ทฤษฎีนี้ยังไม่สามารถอธิบายการมีอยู่ของออลโลโทรป

แต่ในยุคสมัยใหม่ แนวคิดเกี่ยวกับอะตอมมีการรวมเอาความดีของโมเดลอะตอมของรัทเธอร์ฟอร์ดและโมเดลอะตอมของบอร์สารทุกชนิดประกอบด้วยอะตอม อะตอมทุกตัวประกอบด้วย

1. นิวเคลียส

2. อิเล็กตรอน

นิวเคลียสของอะตอม

นิวเคลียสตั้งอยู่ที่ศูนย์กลางของอะตอม ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของนิวเคลียสถูกประมาณไว้ที่ 1/10000 ของขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของอะตอมทั้งหมด มวลของอะตอมเกือบทั้งหมดมีการสะสมอยู่ที่นิวเคลียส นิวเคลียสเองประกอบด้วยอนุภาคสองประเภท

1. โปรตอน

2. นิวตรอน

โปรตอน

โปรตอนเป็นอนุภาคที่มีประจุบวก ประจุบนโปรตอนแต่ละตัวคือ 1.6 × 10-19 คูลอมบ์ จำนวนโปรตอนในนิวเคลียสของอะตอมแสดงถึงเลขอะตอมของอะตอม

นิวตรอน

นิวตรอนไม่มีประจุไฟฟ้า หมายความว่านิวตรอนเป็นอนุภาคที่ไม่มีประจุไฟฟ้า มวลของนิวตรอนแต่ละตัวเท่ากับมวลของโปรตอน นิวเคลียสมีประจุบวกเนื่องจากมีโปรตอนที่มีประจุบวก ในการวัดมวลของอะตอมและการมีคุณสมบัติทางรังสีของวัสดุจะเกี่ยวข้องกับนิวเคลียส

อิเล็กตรอน

อิเล็กตรอนเป็นอนุภาคที่มีประจุลบซึ่งมีอยู่ในอะตอม ประจุของอิเล็กตรอนแต่ละตัวคือ – 1.6 × 10– 19 คูลอมบ์ อิเล็กตรอนเหล่านี้ล้อมรอบนิวเคลียส ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับอิเล็กตรอนในอะตอมมีรายละเอียดดังนี้

• หากอะตอมมีจำนวนโปรตอนและอิเล็กตรอนเท่ากัน อะตอมนั้นจะไม่มีประจุไฟฟ้า เนื่องจากประจุลบของอิเล็กตรอนทำให้ประจุบวกของโปรตอนเป็นกลาง

• อิเล็กตรอนหมุนรอบนิวเคลียสในวงโคจร (เรียกว่าวงโคจร)

• แรงดึงดูดระหว่างนิวเคลียสที่มีประจุบวกและอิเล็กตรอนที่มีประจุลบ จะทำงานเป็นแรงเหวี่ยงเข้าที่จำเป็นสำหรับการหมุนของอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียส

• อิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้นิวเคลียสมากจะมีการผูกมัดกับนิวเคลียสมากกว่า ทำให้ยากต่อการดึงออก (นำออก) จากอะตอมมากกว่าอิเล็กตรอนที่อยู่ไกลจากนิวเคลียส

• โครงสร้างของอะตอมอะลูมิเนียมแสดงในภาพด้านล่าง

• พลังงานที่จำเป็นในการดึงอิเล็กตรอนออกจากวงโคจรต้องการปริมาณที่แน่นอน พลังงานที่จำเป็นในการดึงอิเล็กตรอนออกจากวงโคจรแรกจะมากกว่าพลังงานที่จำเป็นในการดึงอิเล็กตรอนออกจากวงโคจรนอก นี่เป็นเพราะแรงดึงดูดที่นิวเคลียสออกแรงต่ออิเล็กตรอนในวงโคจรแรกจะมากกว่าแรงดึงดูดที่ออกแรงต่ออิเล็กตรอนในวงโคจรนอก คล้ายกัน พลังงานที่จำเป็นในการดึงอิเล็กตรอนออกจากวงโคจรที่สองจะน้อยกว่าวงโคจรแรกและมากกว่าวงโคจรที่สาม ดังนั้น เราสามารถกล่าวได้ว่าอิเล็กตรอนในวงโคจรเชื่อมโยงกับพลังงานที่แน่นอน ดังนั้นวงโคจรหรือวงโคจรย่อยจึงเรียกว่าระดับพลังงาน

• ระดับพลังงานระบุโดยตัวอักษร K, L, M, N, ฯลฯ โดย K เป็นวงโคจรที่ใกล้นิวเคลียสที่สุดและมีระดับพลังงานต่ำที่สุด ในทางตรงกันข้ามวงโคจรที่อยู่นอกสุดจะมีระดับพลังงานสูงที่สุด

• จำนวนอิเล็กตรอนสูงสุดในระดับพลังงานใดๆ กำหนดโดย ‘2n2’ โดย n เป็นจำนวนเต็มและแทน “ควอนตัมหลัก” สำหรับระดับพลังงานต่างๆ ค่าของ ‘n’ และจำนวนอิเล็กตรอนสูงสุดตามตารางด้านล่าง

• สูตร (2n2) ที่ใช้ในการกำหนดจำนวนอิเล็กตรอนสูงสุดในวงโคจรใดๆ มีข้อจำกัดบางประการ จำนวนอิเล็กตรอนในวงโคจรที่อยู่นอกสุด (ระ