โครงสร้างอะตอมและตารางธาตุ
โครงสร้างอะตอม
โครงสร้างอะตอมอะตอม มีลักษณะเป็นทรงกลมแบบกลุ่มหมอก ประกอบด้วยอนุภาคมูลฐานที่มีมวลน้อยมาก 3 ชนิดได้แก่ นิวตรอน (Neutron) โปรตอน (Proton) และอิเล็กตรอน (Electron)มีนิวเคลียสอยู่ตรงกลางซึ่งภายในประกอบด้วยอนุภาคของนิวตรอนและโปรตอนอยู่ อาจเรียกว่านิวคลิออน (Nucleon) มีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปรอบๆนิวเคลียส ซึ่งไม่สามารถกำหนดความเร็ว ทิศทางและตำแหน่งที่แน่นอนได้ จึงทำให้โอกาส ที่จะพบอิเล็กตรอนในบริเวณหนึ่งๆไม่สม่ำเสมอ บริเวณที่สามารถพบอิเล็กตรอนได้ถูกเรียกว่า ออร์บิทัล (Orbital)บริเวณที่ใกล้นิวเคลียสมากที่สุดจะมีกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนที่หนาแน่นที่สุด ระดับพลังงานของอิเล็กตรอนถูกกำหนดให้แทนด้วย n = 1 และเมื่อห่างจากนิวเคลียสมากขึ้น ความหนาแน่นของกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนจะน้อยลง ค่าของระดับพลังงานของอิเล็กตรอนจะถูกกำหนดให้แทนด้วย n = 2 n = 3 n = 4 ตามลำดับ
โครงสร้างอะตอม
โครงสร้างอะตอมอะตอม มีลักษณะเป็นทรงกลมแบบกลุ่มหมอก ประกอบด้วยอนุภาคมูลฐานที่มีมวลน้อยมาก 3 ชนิดได้แก่ นิวตรอน (Neutron) โปรตอน (Proton) และอิเล็กตรอน (Electron)มีนิวเคลียสอยู่ตรงกลางซึ่งภายในประกอบด้วยอนุภาคของนิวตรอนและโปรตอนอยู่ อาจเรียกว่านิวคลิออน (Nucleon) มีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปรอบๆนิวเคลียส ซึ่งไม่สามารถกำหนดความเร็ว ทิศทางและตำแหน่งที่แน่นอนได้ จึงทำให้โอกาส ที่จะพบอิเล็กตรอนในบริเวณหนึ่งๆไม่สม่ำเสมอ บริเวณที่สามารถพบอิเล็กตรอนได้ถูกเรียกว่า ออร์บิทัล (Orbital)บริเวณที่ใกล้นิวเคลียสมากที่สุดจะมีกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนที่หนาแน่นที่สุด ระดับพลังงานของอิเล็กตรอนถูกกำหนดให้แทนด้วย n = 1 และเมื่อห่างจากนิวเคลียสมากขึ้น ความหนาแน่นของกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนจะน้อยลง ค่าของระดับพลังงานของอิเล็กตรอนจะถูกกำหนดให้แทนด้วย n = 2 n = 3 n = 4 ตามลำดับ
ตารางแสดงมวลและประจุของอนุภาคมูลฐานในอะตอม
การจัดเรียงอิเล็กตรอนการจัดแบ่งอิเล็กตรอนที่โคจรในอะตอมจะแบ่งตามกลุ่มของระดับพลังงาน (n) โดยจำนวนอิเล็กตรอนที่มากที่สุดในแต่ละระดับพลังงานมีค่าไม่เกิน 2n2n = 1 จำนวน 2 อิเล็กตรอน
n = 2 จำนวน 8 อิเล็กตรอนn = 3 จำนวน 18 อิเล็กตรอน
n = 4 จำนวน 32 อิเล็กตรอน
จำนวนอิเล็กตรอนในระดับพลังงานนอกสุด (Valence Electron) จะมีได้มากที่สุดไม่เกิน8 อิเล็กตรอนเลขอะตอม (Atomic Number : Z) คือ จำนวนโปรตอนในนิวเคลียสของแต่ละอะตอมของธาตุ ซึ่งปกติอะตอมที่เป็นกลางจะมีจำนวน ประจุบวกเท่ากับประจุลบเสมอ จึงทำให้จำนวนโปรตอนกับจำนวนอิเล็กตรอนของธาตุมีค่าเท่ากัน-เลขอะตอม = จำนวนโปรตอน = จำนวนอิเล็กตรอน-เลขมวล (Mass Number : A) คือ ผลรวมของจำนวนนิวตรอนกับจำนวนโปรตอนที่อยู่ในนิวเคลียสของอะตอม ยกเว้นอะตอมของไฮโดรเจน ซึ่งมี จำนวนโปรตอน 1 ตัว ไม่มีนิวตรอนเลขมวล = จำนวนโปรตอน + จำนวนนิวตรอน= เลขอะตอม + จำนวนนิวตรอน
ตารางธาตุ
ตารางธาตุ คือ ตารางที่ใช้แสดงธาตุเคมี คิดค้นขึ้นโดยนักเคมีชาวรัสเซีย ดมีตรี เมนเดเลเยฟ ในปี พ.ศ. 2412 จากการสังเกตว่าเมื่อนำธาตุต่างๆมาเรียงตัวลำดับเลขอะตอม คุณสมบัติต่าง ๆ ของธาตุที่นำมาเรียงนั้นจะมีลักษณะคล้ายกันเป็นช่วง ๆ ซึ่งในปัจจุบันตารางธาตุได้เป็นส่วนหนึ่งในการเรียนการสอนวิชาเคมีด้วย
ประวัติศาสตร์ของตารางธาตุ
เริ่มต้นจาก จอห์น นิวแลนด์ส ได้พยายามเรียงธาตุตามมวลอะตอม แต่เขากลับทำให้ธาตุที่มีสมบัติต่างกันมาอยู่ในหมู่เดียวกัน นักเคมีส่วนมากจึงไม่ยอมรับตารางธาตุของนิวแลนด์ส ต่อมา ดมีตรี เมนเดเลเยฟ จึงได้พัฒนาโดยพยายามเรียงให้ธาตุที่มีสมบัติเหมือนกันอยู่ในหมู่เดียวกัน และเว้นช่องว่างไว้สำหรับธาตุที่ยังไม่ค้นพบ พร้อมกันนั้นเขายังได้ทำนายสมบัติของธาตุใหม่ไว้ด้วย โดยใช้คำว่า เอคา (Eka) นำหน้าชื่อธาตุที่อยู่ด้านบนของธาตุที่ยังว่างอยู่นั้น เช่น เอคา-อะลูมิเนียม (ต่อมาคือธาตุแกลเลียม) เอคา-ซิลิคอน (ต่อมาคือธาตุเจอร์เมเนียม) แต่นักเคมีบางคนในยุคนั้นยังไม่แน่ใจ เนื่องจากว่าเขาได้สลับที่ธาตุบางธาตุโดยเอาธาตุที่มีมวลอะตอมมากกว่ามาไว้หน้าธาตุที่มีมวลอะตอมน้อยกว่า ดมีตรีได้อธิบายว่า เขาต้องการให้ธาตุที่มีสมบัติเดียวกันอยู่ในหมู่เดียวกัน เมื่อดมีตรีสามารถทำนายสมบัติของธาตุได้อย่างแม่นยำ และตารางธาตุของเขาไม่มีข้อน่าสงสัย ตารางธาตุของดมีตรีก็ได้รับความนิยมจากนักเคมีในสมัยนั้นเป็นต้นมา
แหล่งอ้างอิง : http://edu.e-tech.ac.th/somchai/unt7/un7.htmlhttp://th.wikipedia.org/wiki/ตารางธาตุ
http://student.mahidol.ac.th/~u4903088/Chem-neon/Periodic_Table.jpg
2.พันธะเคมีพันธะโควาเลนต์ (อังกฤษ:Covalent bond) คือพันธะเคมี (chemical bond) ภายในโมเลกุลชนิดหนึ่ง พันธะโควาเลนต์เกิดจากอะตอมสองอะตอมใช้วาเลนซ์อิเล็กตรอนหนึ่งคู่หรือมากกว่าร่วมกัน ทำให้เกิดแรงดึงดูดที่รวมอะตอมเป็นโมเลกุลขึ้น อะตอมมักสร้างพันธะโควาเลนต์เพื่อเติมวงโคจรอิเล็กตรอนรอบนอกสุดของตัวเองให้เต็ม ดังนั้นอะตอมที่สร้างพันธะโควาเลนต์จึงมักมีวาเลนซ์อิเล็กตรอนอยู่มาก เช่น ธาตุหมู่ VI และหมู่ VII เป็นต้น พันธะโควาเลนต์แข็งแรงกว่าพันธะไฮโดรเจนและมีความแข็งแรงพอๆ กับพันธะไอออนิก พันธะโควาเลนต์มักเกิดขึ้นระหว่างอะตอมที่มีค่าอิเล็กโตรเนกาทิวิตีใกล้เคียงกัน ธาตุอโลหะมีแนวโน้มที่จะสร้างพันธะโควาเลนต์มากกว่าธาตุโลหะซึ่งมักสร้างพันธะโลหะ เนื่องจากอิเล็กตรอนของธาตุโลหะสามารถเคลื่อนอย่างอิสระ ในทางกลับกัน อิเล็กตรอนของธาตุอโลหะไม่สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระนัก การใช้อิเล็กตรอนร่วมกันจึงเป็นทางเลือกเดียวในการสร้างพันธะกับธาตุที่มีสมบัติคล้ายๆ กัน อย่างไรก็ดี พันธะโควาเลนต์ที่มีโลหะนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งในการเร่งปฏิกิริยา ตัวอย่างเช่น พันธะโควาเลนต์ระหว่างสารอินทรีย์กับโลหะเป็นเครื่องมือสำคัญของกระบวนการสร้างพอลิเมอร์หลายๆ กระบวนการ เป็นต้พันธะเคมี แบ่งเป็น 3 ชนิด ดังนี้พันธะโคเวเลนต์ (covalent bond)เกิดจากการใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน (share) ของอะตอมธาตุอโลหะ เพื่อทำให้อะตอมแต่ละอะตอมมีมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนครบแปด หรือเหมือนแก๊สเฉื่อยอะตอมที่ใช้อิเล็กตรอนร่วมกันเรียกว่า อะตอมคู่ร่วมพันธะถ้าอะตอมคู่ร่วมพันธะใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน 1 คู่จะเกิดเป็นพันธะโคเวเลนต์ที่เรียกว่า พันธะเดี่ยว เช่น ในโมเลกุลของไฮโดรเจนถ้าอะตอมคู่ร่วมพันธะใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน 2 คู่จะเกิดเป็นพันธะโคเวเลนต์ที่เรียกว่า พันธะคู่ เช่น ในโมเลกุลของออกซิเจนถ้าอะตอมคู่ร่วมพันธะใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน 3 คู่จะเกิดเป็นพันธะโคเวเลนต์ที่เรียกว่า พันธะสาม เช่น ในโมเลกุลของไนโตรเจน
พันธะไอออนิก (Ionic bond) คือ พันธะที่เกิดขึ้นอันเนื่องมาจากแรงดึงดูดทางไฟฟ้าสถิตระหว่างไอออนบวก (cation) และไอออนลบ (anion) อันเนื่องมาจากการถ่ายโอนอิเล็กตรอน จากโลหะให้แก่อโลหะโดยทั่วไปแล้วพันธะไอออนิกเป็นพันธะที่เกิดขึ้นระหว่างโลหะและอโลหะ ทั้งนี้เนื่องจากว่าโลหะมีค่าพลังงานไอออไนเซชัน (ionization energy) ต่ำ แต่อโลหะมีค่าสัมพรรคภาพอิเล็กตรอน (electron affinity) สูง ดังนั้นโลหะจึงมีแนวโน้มที่จะให้อิเล็กตรอน และอโลหะมีแนวโน้มที่จะรับอิเล็กตรอน เช่น เมื่อโลหะเสียอิเล็กตรอนก็จะกลายเป็นไอออนบวกพันธะโลหะ (Metallic bond) หมายถึง แรงยึดเหนี่ยวที่ทำให้อะตอมของโลหะ อยู่ด้วยกันในก้อนของโลหะ โดยมีการใช้เวเลนต์อิเล็กตรอนร่วมกันของอะตอมของโลหะ โดยที่เวเลนต์อิเล็กตรอนนี้ไม่ได้เป็นของอะตอมหนึ่งอะตอมใดโดยเฉพาะ เนื่องจากมีการเคลื่อนที่ตลอดเวลา ทุกๆอะตอมของโลหะจะอยู่ติดกันกับอะตอมอื่นๆ ต่อเนื่องกันไม่มีที่สิ้นสุด จึงทำให้โลหะไม่มีสูตรโมเลกุล ที่เขียนกันเป็นสูตรอย่างง่าย หรือสัญลักษณ์ของธาตุนั้นเองแหล่งอ้างอิง http://learners.in.th/file/dawood/chemical-bond.doc
3.ปฏิกิริยาเคมี
คือกระบวนการที่เกิดจากการที่สารเคมีเกิดการเปลี่ยนแปลงแล้วส่งผลให้เกิดสารใหม่ขึ้นมาซึ่งมีคุณสมบัติเปลี่ยนไปจากเดิม การเกิดปฏิกิริยาเคมีจำเป็นต้องมีสารเคมีตั้งต้น 2 ตัวขึ้นไป (เรียกสารเคมีตั้งต้นเหล่านี้ว่า "สารตั้งต้น" หรือ reactant)ทำปฏิกิริยาต่อกัน และทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในคุณสมบัติทางเคมี ซึ่งก่อตัวขึ้นมาเป็นสารใหม่ที่เรียกว่า "ผลิตภัณฑ์" (product) ในที่สุด สารผลิตภัณฑ์บางตัวอาจมีคุณสมบัติทางเคมีที่ต่างจากสารตั้งต้นเพียงเล็กน้อย แต่ในขณะเดียวกันสารผลิตภัณฑ์บางตัวอาจจะแตกต่างจากสารตั้งต้นของมันโดยสิ้นเชิง แต่เดิมแล้ว คำจำกัดความของปฏิกิริยาเคมีจะเจาะจงไปเฉพาะที่การเคลื่อนที่ของประจุอิเล็กตรอน ซึ่งก่อให้เกิดการสร้างและสลายของพันธะเคมีเท่านั้น แม้ว่าแนวคิดทั่วไปของปฏิกิริยาเคมี โดยเฉพาะในเรื่องของสมการเคมี จะรวมไปถึงการเปลี่ยนสภาพของอนุภาคธาตุ (เป็นที่รู้จักกันในนามของไดอะแกรมฟายน์แมน)และยังรวมไปถึงปฏิกิริยานิวเคลียร์อีกด้วย แต่ถ้ายึดตามคำจำกัดความเดิมของปฏิกิริยาเคมี จะมีปฏิกิริยาเพียง 2 ชนิดคือปฏิกิริยารีดอกซ์ และปฏิกิริยากรด-เบส เท่านั้น โดยปฏิกิริยารีดอกซ์นั้นเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของประจุอิเล็กตรอนเดี่ยว และปฏิกิริยากรด-เบส เกี่ยวกับคู่อิเล็กตรอนในการสังเคราะห์สารเคมี ปฏิกิริยาเคมีต่างๆ จะถูกนำมาผสมผสานกันเพื่อให้เกิดสารผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ ในสาขาวิชาชีวเคมี เป็นที่ทราบกันว่า ปฏิกิริยาเคมีหลายๆ ต่อจึงจะก่อให้เกิดแนวทางการเปลี่ยนแปลง (metabolic pathway) ขึ้นมาเนื่องจากการที่จะสังเคราะห์ผลิตภัณฑ์โดยตรงนั้นไม่สามารถทำได้ในตัวเซลล์ในคราวเดียวเนื่องจากพลังงานในเซลล์นั้นไม่พอต่อการที่จะสังเคราะห์ ปฏิกิริยาเคมียังสามารถแบ่งได้เป็นปฏิกิริยาอินทรีย์เคมีและปฏิกิริยาอนินทรีย์เคมี
