7n มีการจัดอิเล็กตรอนในข้อใดถูกต้อง

แบบทดสอบ

เรื่อง แบบจำลองอะตอมของดอลตัน ทอมสัน และรัทเทอร์ฟอร์ด

คำชี้แจง ให้นักเรียนเลือกคำตอบที่ถูกต้องที่สุด ข้อสอบแต่ละข้อสามารถคลิกคำตอบได้เพียง 1 ครั้งเท่านั้น

1.  แก๊สนำไฟฟ้าได้ดีในสภาวะใด

ก.  ความดันสูง  ความต่างศักย์ต่ำ
ข.  ความดันสูง  ความต่างศักย์สูง
ค.  ความดันต่ำ  ความต่างศักย์สูง
ง.  ความดันต่ำ  ความต่างศักย์ต่ำ

2. ข้อใดไม่ใช่แบบจำลองอะตอมของดอลตัน
ก.  อะตอมมีขนาดเล็กแบ่งแยกไม่ได้
ข.  อะตอมของธาตุต่างชนิดมีมวลนิวตรอนเท่ากันได้
ค.  อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันมีสมบัติเหมือนกัน
ง.  ธาตุทำปฏิกิริยาด้วยอัตราส่วนเลขลงตัวน้อย ๆ

3. รังสีแคโทดเกิดจากส่วนใด
ก.  ขั้วแคโทด
ข.  แก๊สที่บรรจุภายใน
ค.  ขั้วแคโทด  และแก๊สที่บรรจุภายใน
ง.  ขั้วแคโทด  ขั้วแอโนดและแก๊ส

4. ข้อใดเป็นแบบจำลองอะตอมของทอมสัน
ก.

ข.

ค.

ง.

5. แบบจำลองอะตอมของทอมสันและแบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ดต่างกันอย่างไร
ก.  ชนิดของอนุภาคในอะตอม
ข.  ตำแหน่งของอนุภาคในอะตอม
ค.  จำนวนอนุภาคในอะตอม
ง.  ขนาดอนุภาคในอะตอม

6. จากการทดลองของโกลด์สไตน์  ทำให้ทราบได้ว่า
ก.  รังสีบวกเกิดจากแก๊สที่บรรจุภายใน
ข.  รังสีบวกไม่มีประจุไม่มีมวล
ค.  รังสีบวกมีมวลเท่ากันเสมอ
ง.  รังสีบวกมีอัตราส่วนประจุคงที่

7. เราทราบมวลอิเล็กตรอนจาการทดลองของใคร
ก.  ทอมสัน
ข.  มิลลิแกน
ค.  รัทเทอร์ฟอร์ด
ง.  ทอมสันและมิลลิแกน

8. อิเล็กตรอน  5  กรัม  มีจำนวนอิเล็กตรอนเท่าใด
ก.  7.5 x 1028
ข.  1.6 x 1028
ค.  5.5 x  10 27
ง.  5.5 x 1028

9. อิเล็กตรอนมี e/m  เท่าใด
ก.  1.6 x 10–19  e/g
ข.  1.76 x 108  e/g
ค.  9.11 x 10–28  e/g
ง.  1.675 x 109 e/g

10. อิเล็กตรอน  2.1x1021  อิเล็กตรอนมีมวลเท่าใด
ก.1.8 x 10–5
ข.1.9 3x10–6
ค.2.8 x 10–5
ง.1.9 x 10–6
เฉลย

แบบทดสอบ

เรื่อง การจัดอิเล็กตรอนในอะตอม

คำชี้แจง ให้นักเรียนเลือกคำตอบที่ถูกต้องที่สุด ข้อสอบแต่ละข้อสามารถคลิกคำตอบได้เพียง 1 ครั้งเท่านั้น

1.  จำนวนอิเล็กตรอนในแต่ละระดับพลังงานมีเป็นจำนวนเท่าใด

ก.  2n

ข.  n2

ค.  2n2

ง.  3n2

2. ระดับพลังงานของอิเล็กตรอนมีกี่ระดับ

ก.  7

ข.  6

ค.  4

ง.  9

3. โพแทสเซียมเลขอะตอมเท่ากับ 19  จะมีการจัดอิเล็กตรอนอย่างไร

ก.  2 , 8 , 9

ข.  2 , 8 , 18 , 1

ค.  2 , 8 , 8 , 1

ง.  2 , 8 , 7 , 2

4. ธาตุในคาบ 4 มีกี่ระดับพลังงาน

ก.  4

ข.  3

ค.  2

ง.  1

5. แมกนีเซียมมีเลขอะตอม 12  มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่าใด

ก.  1

ข.  2

ค.  3

ง.  4

6. 10Ne มีการจัดอิเล็กตรอนในข้อใดถูกต้อง

ก.  1s2  2s2  2p6

ข.  1s2  2s2  3s2  3p4

ค.  1s2  2s2  3s2  3p3

ง.  1s2  2s2  3p5  3s1

7. 7N  มีการจัดอิเล็กตรอนในข้อใดถูกต้อง

ก.  1s2  2s2  2p6

ข.  1s2  2s2  2p5

ค.  1s2  2s2  2p4

ง.  1s2  2s2  2p3

8. ธาตุ X จัดอิเล็กตรอนเป็น 1s2  2s2  2p6 3s2  3p6   ธาตุ X มีเลขอะตอมเท่าใด

ก.  16

ข.  17

ค.  18

ง.  19

9. ธาตุ  22Ti  มีการจัดอิเล็กตรอนเป็น  1s2  2s2  2p6 3s2  3p6 4s2  3d2  ข้อใดเขียนแทนแก๊สเฉื่อยได้ถูกต้อง

ก.  [Ar]  3d2

ข.  [Ar]  4s2, 3d2

ค.  [Ne]  4s2, 3d2

ง.  [Ar]  3d2

10. ข้อใดเป็นรูปร่างของ s ออร์บิทัล

ก.วงรี

ข.ทรงกลม

ค.ดรัมเบลล์

ง.รูปสามเหลี่ยม

__________อิเล็กตรอนในอะตอมที่อยู่ ณ ระดับพลังงาน (energy levels หรือ shell) จะมีพลังงานจำนวนหนึ่ง ส้าหรับอิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้นิวเคลียสมากที่สุดจะมีพลังงานน้อยกว่าพวกที่อยู่ไกลออกไป ยิ่งอยู่ไกลมากยิ่งมีพลังงานมากขึ้น โดยกำหนดระดับพลังงานหลักให้เป็น n ซึ่ง n เป็นจ้านวนเต็มคือ 1, 2, … หรือตัวอักษรเรียงกันดังนี้ คือ K, L, M, N, O, P, Q ตามล้าดับ เมื่อ n = 1 จะเป็นระดับพลังงานต่ำสุด หมายความว่า จะต้องใช้พลังงานมากที่สุดที่จะดึงเอาอิเล็กตรอนนั้นออกจากอะตอมได้ จำนวนอิเล็กตรอนที่จะมีได้ในแต่ละระดับพลังงานหลักต้องเท่ากับหรือไม่เกิน 2n2 และจำนวนอิเล็กตรอนในระดับนอกสุดจะต้องไม่เกิน 8 เช่น
____๘ระดับพลังงานที่หนึ่ง n = 1 (shell K) ปริมาณอิเล็กตรอนที่ควรมีอยู่ = 2(1)2 = 2
____๘ระดับพลังงานที่สอง (n = 2) ปริมาณอิเล็กตรอนสูงสุดที่ควรมีได้ = 2(2)2 = 8
____๘ระดับพลังงานที่สาม (n = 3) ปริมาณอิเล็กตรอนสูงสุดที่ควรมีได้ = 2(3)2 = 18
____๘ระดับพลังงานที่สี่    (n = 4) ปริมาณอิเล็กตรอนสูงสุดที่ควรมีได้ = 2(4)2 = 32
____๘ระดับพลังงานที่ห้า  (n = 5) ปริมาณอิเล็กตรอนสูงสุดที่ควรมีได้ = 2(5)2 = 50
____๘ระดับพลังงานที่หก  (n = 6) ปริมาณอิเล็กตรอนสูงสุดที่ควรมีได้ = 2(6)2 = 72
____๘ระดับพลังงานที่เจ็ด (n = 7) ปริมาณอิเล็กตรอนสูงสุดที่ควรมีได้ = 2(7)2 = 98

เช่น ตารางที่ 1.1 การจัดเรียงอิเล็กตรอนในระดับพลังงานหลักของธาตุต่างๆ

_______จากการศึกษาสเปกตรัมของธาตุต่างๆ พบว่าในระดับพลังงานหลัก (n) ยังประกอบด้วยระดับพลังงานย่อยหรือเรียกว่า ซับเซลล์ (sub-levels หรือ sub-shells) โดยก้าหนดเป็นสัญลักษณ์คือ s p d และ f ซึ่งในแต่ละระดับพลังงานย่อยจะมีอิเล็กตรอนได้ไม่เท่ากันและมีพลังงานไม่เท่ากัน กล่าวคือ ระดับพลังงานย่อย s มีพลังงานต่ำกว่า p ต่ำกว่า d ต่ำกว่า f ตามล้าดับ ในระดับพลังงานย่อยยังประกอบด้วยออร์บิทัล (orbital) ซึ่งในแต่ละออร์บิทัลมีอิเล็กตรอนได้ไม่เกิน 2 อิเล็กตรอน ดังนี้
____๘๘๘๘ระดับพลังงานย่อย s มีอิเล็กตรอนได้ไม่เกิน 2 อิเล็กตรอน มี 1 ออร์บิทัล
____๘๘๘๘ระดับพลังงานย่อย p มีอิเล็กตรอนได้ไม่เกิน 6 อิเล็กตรอน มี 3 ออร์บิทัล
____๘๘๘๘ระดับพลังงานย่อย d มีอิเล็กตรอนได้ไม่เกิน 10 อิเล็กตรอน มี 5 ออร์บิทัล
____๘๘๘๘ระดับพลังงานย่อย f มีอิเล็กตรอนได้ไม่เกิน 14 อิเล็กตรอน มี 7 ออร์บิทัล

__________ภายในระดับพลังงานหลักอันเดียวกันจะประกอบด้วยพลังงานย่อยเรียงล้าดับจากพลังงานต่้าไปสูง คือ จาก s ไป p d และ f เช่น 3p สูงกว่า 3s ซึ่งเมื่อนำมาเรียงลำดับกันแล้ว พบว่ามีเฉพาะ 2 ระดับพลังงานแรกคือ n = 1 และ n = 2 เท่านั้น ที่มีพลังงานเรียงลำดับกัน แต่พอขึ้นระดับพลังงาน n = 3 เริ่มมีการซ้อนเกยกันของระดับพลังงานย่อย ดังรูป

__________จากการศึกษาพบว่ากรณีของอะตอมที่มีหลายอิเล็กตรอนนั้นระดับพลังงานของ 3d จะใกล้กับ 4s มาก และพบว่า ถ้าบรรจุอิเล็กตรอนใน 4s ก่อน 3d พลังงานรวมของอะตอมจะต่ำ และอะตอมจะเสถียรกว่า ดังนั้นในการจัดเรียงอิเล็กตรอนในออร์บิทัลแบบที่เสถียรที่สุด คือการจัดตามระดับพลังงานที่ต่ำที่สุดก่อนทั้งในระดับพลังงานหลักและย่อย ซึ่งวิธีการจัดอิเล็กตรอนสามารถพิจารณาตามลูกศรในรูปที่ 1.8 โดยเรียงลำดับได้เป็น 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p

ในการจัดอิเล็กตรอนอาจเขียนเป็นแผนภาพออร์บิทัลซึ่งแสดงสปินของอิเล็กตรอนด้วย ดังตัวอย่าง C มี z = 6 มีโครงแบบอิเล็กตรอนเป็น 1s2 2s2 2p2 ซึ่งการจัดแสดงสปินของอิเล็กตรอนแสดงในตารางที่ 1.1
__________ในการบรรจุอิเล็กตรอนหรือการจัดเรียงอิเล็กตรอนลงในออร์บิทัลจะต้องยึดหลักในการบรรจุอิเล็กตรอนของอะตอมหนึ่งๆ ลงในออร์บิทัลที่เหมาะสมตามหลักดังต่อไปนี้
__________1) หลักของเพาลี (Pauli exclusion principle) กล่าวว่า “ไม่มีอิเล็กตรอนคู่หนึ่งคู่ใดในอะตอมที่มีเลขควอนตัมทั้งสี่เหมือนกันทุกประการ” นั่นคืออิเล็กตรอนคู่หนึ่งในออร์บิทัลจะมีค่า n, ℓ, mℓ เหมือนกันได้ แต่ต่างกันที่สปิน
__________2) หลักของเอาฟ์บาว (Aufbau principle) มีวิธีการดังนี้
____________๘2.1) สัญลักษณ์วงกลม O,  หรือ _ แทน ออร์บิทัล
______________๘๘ลูกศร ↑↓ แทน อิเล็กตรอน 1 ตัว ที่สปิน ขึ้น-ลง
______________๘๘↑↓ เรียกว่า อิเล็กตรอนคู่ (paired electron)
______________๘๘↑  เรียกว่าอิเล็กตรอนเดี่ยว (single electron)
____________๘2.2) บรรจุอิเล็กตรอนเข้าไปในออร์บิทัลที่มีระดับพลังงานต่ำจนครบจำนวนก่อน ดังรูปที่ 1.1
__________3) กฎของฮุนด์ (Hund’s rule) กล่าวว่า “การบรรจุอิเล็กตรอนในออร์บิทัลที่มีระดับพลังงานเท่ากัน (degenerate orbital) จะบรรจุในลักษณะที่ท้าให้มีอิเล็กตรอนเดี่ยวมากที่สุดเท่าที่จะมากได้” ออร์บิทัลที่มีระดับพลังงานมากกว่า 1 เช่น ออรฺบิทัล p และ d เป็นต้น

รูปที่ 1.4 โครงแบบอิเล็กตรอน (แบบสัญลักษณ์) ของธาตุ
ที่มา : http://www.vcharkarn.com/lesson/view.php?id=1168

__________4) การบรรจุเต็ม (filled configuration) เป็นการบรรจุอิเล็กตรอนในออร์บิทัลที่มีระดับพลังงานเท่ากัน แบบเต็ม ครบ 2 ตัว ส่วนการบรรจุครึ่ง (half- filled configuration) เป็นการบรรจุอิเล็กตรอนลงในออร์บิทัลแบบครึ่งหรือเพียง 1 ตัว เท่านั้น ซึ่งการบรรจุทั้งสองแบบ (ของเวเลนซ์อิเล็กตรอน) จะทำให้มีความเสถียรมากกว่าตัวอย่างการบรรจุเต็ม เช่น

ตัวอย่างการจัดอิเล็กตรอนของธาตุเลขอะตอม 1 ถึง 18

ที่มา : เอกสารประกอบการสอนรายวิชาเคมีประยุกต์ (02-411-105) วิทยาลัยเทคโนโลยีภาคตะวันออก ภาคฤดูร้อน
ปีการศึกษา 2554
ผู้สอน อ.วรวิทย์ จันทร์สุวรรณ e-mail :
คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลพระนคร