ประวัติ อะตอม

ประวัติ อะตอม

ประมาณ 400 ปีก่อนคริสตศักราช - เดโมคริตุส นำเสนอแนวความคิดแรกเกี่ยวกับอะตอม นักปรัชญากรีก เดโมคริตุส (Democritus) และ ลุยซิปปุส(Leucippus) ได้เสนอทฤษฎีแรกเกี่ยวกับอะตอม ว่า อะตอมแต่ละอะตอมนั้นมีรูปร่างแตกต่างกัน ในลักษณะเดียวกับก้อนหิน ซึ่งรูปร่างนี้เป็นตัวกำหนดคุณสมบัติของอะตอม

1803 - จอห์น ดัลตัน (John Dalton) - พิสูจน์ว่าอะตอมนั้นมีอยู่จริง

จอห์น ดัลตัน ได้พิสูจน์ว่าสสารประกอบขึ้นจากอะตอม แต่ก็ไม่ได้รู้ว่าอะตอมนั้นมีรูปร่างอย่างไร ซึ่งงานของดัลตันนี้ขัดแย้งกับ ทฤษฎีของการแบ่งแยกได้อย่างไม่สิ้นสุด (infinite divisibility) ซึ่งได้กล่าวว่า สสารนั้นสามารถถูกแบ่งเป็นส่วนย่อยได้เสมอ อย่างไม่สิ้นสุด

1897 - โจเซฟ จอห์น ทอมสัน (Joseph John Thomson) - ค้นพบอิเล็กตรอน

ความเชื่อที่ว่า อะตอม เป็นส่วนที่เล็กที่สุดของสาร นั้นคงอยู่จนกระทั่งได้มีการพิสูจน์ให้เห็นว่าอะตอมนั้นยังประกอบด้วยอนุภาคที่เล็กกว่า โดยทอมสัน นั้นเป็นผู้ค้นพบอิเล็กตรอน ซึ่งแสดงให้เห็นว่าอะตอมนั้นยังสามารถแบ่งแยกเป็นส่วนย่อยได้อีก

1898 - Marie und Pierre Curie - กัมมันตภาพรังสี

1900 - Ludwig Boltzmann - ทฤษฎีปรมาณู

1900 - Max Planck - ควอนตัม

1906 - เออร์เนสท์ รัทเธอร์ฟอร์ด (Ernest Rutherford) - นิวเคลียส

รัทเธอร์ฟอร์ดได้พิสูจน์ให้เห็นว่าอะตอมนั้นมี นิวเคลียสซึ่งมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก

1913 - Niels Bohr - แบบจำลองแบบเป็นระดับชั้น

1929 - Ernest O. Lawrence - เครื่องเร่งอนุภาค ไซโคลตรอน (cyclotron)

1932 - Paul Dirac und David Anderson - แอนตี้แมทเทอร์

1964 - Murray Gell-Mann - ควาร์ก

1995 - Eric Cornell und Carl Wieman - โบส-ไอน์สไตน์ คอนเดนเสท

2000 - CERN - โบซอนฮิกส์

2002 - Brookhaven - สารประหลาด

จอห์น ดอลตัน เป็นคนแรกที่เสนอแนวคิดเกี่ยวกับอะตอม สรุปว่า
      1. สารประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็ก เรียกว่า อะตอม แบ่งแยกไม่ได้ และสร้างขึ้นหรือทำลายให้สูญหายไปไม่ได้
      2. อะตอมของธาตุชนิดเดียวกัน จะมีมวลเท่ากัน มีสมบัติเหมือนกัน แต่จะแตกต่างจากอะตอมของธาตุอื่น ๆ

     3. อะตอมของธาตุสองชนิดอาจรวมตัวกันด้วยอัตราส่วนต่าง ๆ กัน เกิดเป็นสารประกอบได้หลายชนิด
            ทอมสัน ทำการทดลองเกี่ยวกับการนำไฟฟ้าของก๊าซในหลอดรังสีแคโทด พบว่าไม่ว่าจะใช้ก๊าซใดบรรจุในหลอดหรือใช้โลหะใดเป็นแคโทด จะได้รังสีที่ประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุลบ พุ่งมาที่ฉากเรืองแสงเหมือนเดิม เมื่อคำนวณหาอัตราส่วนของประจุต่อมวล (e/m) ของอนุภาค จะได้ค่าคงที่ทุกครั้งเท่ากับ 1.76 x 108 คูลอมบ์ต่อกรัม สรุปว่า อะตอมทุกชนิดมีอนุภาคที่มีประจุลบเป็นองค์ประกอบ เรียกว่า อิเล็กตรอน

หลอดรังสีแคโทดที่มีขั้วไฟฟ้าในหลอดเพิ่มอีกสองขั้วเพื่อทำให้เกิดสนามไฟฟ้า

      3. โกลดชไตน์ ดัดแปลงหลอดรังสีแคโทด เมื่อเปลี่ยนชนิดของก๊าซ พบว่า อนุภาคที่มีประจะบวกมีอัตราส่วนของประจุ
ต่อมวลไม่คงที่ ถ้าใช้ก๊าซไฮโดรเจน จะได้อนุภาคบวกมีประจุเท่ากับประจุของอิเล็กตรอนจึงเรียกอนุภาคบวกว่า โปรตอน
      4. มิลลิแกน ทำการทดลองหาค่าประจุของอิเล็กตรอน เท่ากับ 1.60 x 10-19 คูลอมบ์ และเมื่อนำไปคำนวณหามวล ของอิเล็กตรอน จะได้เท่ากับ 9.11 x 10-28 กรัม
      5. รัทเทอร์ฟอร์ด, ไกเกอร์ และมาร์สเดน ยิงอนุภาคแอลฟาไปยังแผ่นทองคำบาง ๆ พบว่า อนุภาคส่วนใหญ่จะวิ่งเป็นเส้นตรงผ่านแผ่นทองคำ นาน ๆ ครั้งจะเบนไปจากแนวเส้นตรง และน้อยครั้งมากที่อนุภาคจะสะท้อนกลับมากระทบฉากบริเวณหน้าแผ่นทองคำ
      6. เลขอะตอม คือ ตัวเลขที่แสดงจำนวนโปรตอน
      7. เลขมวล คือ ผลรวมของจำนวนโปรตอนและนิวตรอน
      8. ไอโซโทป คือ อะตอมต่าง ๆ ของธาตุเดียวกันที่มีเลขมวลต่าง ๆ เช่น 11H, 21H และ 31H
      9. สัญลักษณ์นิวเคลียร์ วิธีเขียน เลขอะตอมไว้มุมล่างซ้าย และเลขมวลไว้มุมบนซ้ายของสัญลักษณ์ เช่น 23 11 Na
     10. การจัดอิเล็กตรอนในอะตอม วิธีการใช้ในการหาข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งของอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียส คือ การศึกษาสเปกตรัมของสารหรือธาตุแสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า แสงที่มองเห็นได้มีความยาวคลื่น 400 - 700 นาโนเมตร แสงสีต่าง ๆ ในแถบสเปกตรัมของแสงได้แก่ ม่วง น้ำเงิน เขียว เหลือง ส้ม แดง

แสงสีม่วง มีความยาวคลื่นสั้นที่สุด แต่มีความถี่สูงที่สุด และมีพลังงานสูงสุดแสงสีแดง มีความยาวคลื่นมากที่สุด แต่มีความถี่ต่ำที่สุด และมีพลังงานต่ำสุด มักซ์ พลังค์ สรุปว่า พลังงานของคลื่น-แม่เหล็กไฟฟ้าจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความถี่ของคลื่นนั้น

E = พลังงาน จูล (J)

h = ค่าคงที่ของพลังค์ มีค่า 6.625 x 10-34 จูลวินาที (Js)

= ความถี่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Hz)

C = ความเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในสูญญากาศ = 3.0 x 108 m/s

= ความยาวคลื่น (m) (1 นาโนเมตร เท่ากับ 10-9 เมตร) 

สเปกโตสโคป เป็นเครื่องมือสำหรับแยกสเปกตรัมของแสงขาว และตรวจเส้นสเปกตรัมของธาตุที่ถูกเผา การทดลองใช้ลวดนิโครมจุ่มลงในกรดไฮโดรลอริกเข้มข้น (HCI) แตะสารประกอบที่ต้องการทดสอบ นำไปเผาบนเปลวไฟ สังเกตสีของเปลวไฟ และใช้สเปกโตสโคปสังเกตสีของเส้นสเปกตรัม

1. สีของเปลวไฟ หรือเส้นสเปกตรัม เกิดจากส่วนที่เป็นโลหะ (ion +) ในสารประกอบชนิดนั้น ๆ

2. ธาตุแต่ละชนิด มีเส้นสเปกตรัมเป็นลักษณะเฉพาะตัวไม่ซ้ำกัน ลักษณะของเส้นสเปกตรัมจึงเป็นสมบัติเฉพาะตัวประการหนึ่งของธาตุ เส้นสีเขียวที่เห็นจากแสงไฟฟลูออเรสเซนต์ เกิดจาก ไอปรอท

2.1. การศึกษาเรื่องสเปกตรัมของสารหรือของธาตุ สรุปได้ว่า

2.1.1. เมื่ออิเล็กตรอนได้รับพลังงาน จึงขึ้นไปอยู่ในระดับพลังงานที่สูงขึ้น ทำให้อะตอมไม่เสถียร อิเล็กตรอนจึงคาย พลังงานเท่ากับพลังงานที่ได้รับเข้าไป พลังงานส่วนใหญ่ที่คายออกอยู่ในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ปรากฎเป็นเส้น สเปกตรัม

2.1.2. การเปลี่ยนระดับพลังงานของอิเล็กตรอน อาจมีการเปลี่ยนข้ามขั้นได้

2.1.3. อิเล็กตรอนในระดับพลังงานต่ำจะอยู่ใกล้นิวเคลียส

2.1.4. ระดับพลังงานต่ำอยู่ห่างกันมากกว่าระดับพลังงานสูง ระดับพลังงานยิ่งสูงขึ้นจะยิ่งอยู่ชิดกันมากขึ้น

2.2.. นีลส์ โบร์ สร้างแบบจำลองว่า อิเล็กตรอนในอะตอมวิ่งอยู่รอบนิวเคลียสเป็นชั้น ๆ หรือเป็นระดับพลังงานมีค่าพลังงานเฉพาะคล้าย ๆ กับวงโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ ซึ่งแบบจำลองนี้ใช้ได้ดีกับอะตอมขนาดเล็กที่มีอิเล็กตรอนเดียว เช่น ไฮโดรเจนเท่านั้น

            2.3 พลังงานไอออไนเซชัน (IE) คือ พลังงานปริมาณน้อยที่สุดที่ทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากอะตอมในสถานะก๊าซ

Mg(g) + IE1 Mg+(g) + e- ,   Mg+(g) + IE2 Mg2(g) + e-

พลังงานไอออไนเซชันลำดับที่หนึ่ง ไม่ว่าจะเป็นของธาตุใดก็ตาม ล้วนมีค่าต่ำสุดเมื่อเทียบกับพลังงานไอออไนเซชัน ลำดับอื่น ๆ ของธาตุเดียวกัน เพราะอิเล็กตรอนที่หลุดออกไปตัวแรกได้รับแรงดึงดูดจากนิวเคลียสน้อยที่สุด

ค่าพลังงานไอออไนเซชันใช้เป็นเกณฑ์ในการจัดกลุ่มอิเล็กตรอนได้
คำถาม กำหนดปฏิกิริยาต่อไปนี้

ก. Zn(s) Zn(g) ดูดพลังงาน 130 kj/mol

ข. Zn(s) Zn2+(aq) + 2e- ดูดพลังงาน 737 kj/mol

ค. Zn2+(g) Zn2+(aq) ดูดพลังงาน 2046 kj/mol

ผลรวมของค่าพลังงานไอออไนเซชันลำดับที่หนึ่ง และที่สองของสังกะสีเป็นเท่าใดในหน่วย kj/mol    1) 607   ,  2) 1179   ,  3) 1439   ,  *4) 2653
            2.4 จำนวนอิเล็กตรอนที่มีได้มากที่สุดในแต่ละระดับพลังงาน = 2n2

อิเล็กตรอนในระดับพลังงานสูงที่สุดของแต่ละธาตุ เรียกว่า เวเลนซ์อิเล็กตรอน 3919 K มีการจัดอิเล็กตรอน เป็น 2, 8, 8, 1 (หมู่ 1 A คาบ 4)
             2.5 แบบจำลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก สรุปได้ว่า

2.5.1. การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนไม่มีทิศทางแน่นอน บอกได้เพียงโอกาสที่จะพบอิเล็กตรอน ณ ตำแหน่งต่าง ๆ เท่านั้น

2.5.2. โอกาสที่จะพบอิเล็กตรอนในแต่ละระดับพลังงานไม่เหมือนกัน ขึ้นกับจำนวนอิเล็กตรอนและระดับพลังงานของ อิเล็กตรอนนั้น

2.5.3. อิเล็กตรอนที่มีพลังงานต่ำอยู่ในบริเวณใกล้นิวเคลียสมากกว่าอิเล็กตรอนที่มีพลังงานสูง

 

 

 

 

 

อะตอม

อะตอม

แบบจำลองอะตอมของฮีเลียม (ไม่ใช่อัตราส่วนจริง) ภาพนิวเคลียสซึ่งมีโปรตอน 2 ตัว(สีแดง) นิวตรอน 2 ตัว(สีเขียว) และ กลุ่มควันแสดง ความน่าจะเป็นของตำแหน่ง(สีเทา) ของอิเล็กตรอน(สีเหลือง)

ประเภท

องค์ประกอบทางเคมีที่เล็กที่สุด

คุณสมบัติ

มวล: หน่วยมวลอะตอม ประจุไฟฟ้า: 0 คูลอมบ์ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง: 10pm to 100pm

เป็นโครงสร้างขนาดเล็กมากมองด้วยตาเปล่าไม่เห็น ที่พบได้ในสิ่งของทุก ๆ อย่างรอบตัวเรา อะตอมประกอบไปด้วยอนุภาค 3 ชนิด คือ:

อิเล็กตรอน ซึ่งมีประจุลบโปรตอน ซึ่งมีประจุบวกนิวตรอน ซึ่งไม่มีประจุ

           อิเล็กตรอน

อิเล็กตรอน (Electron) เป็นอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเป็นลบวิ่งอยู่รอบๆ นิวเคลียส โดยปกติ จำนวน อิเล็กตรอน ในอะตอมที่เป็นกลางทางไฟฟ้าจะมีเท่ากับจำนวน โปรตอน เช่น ไฮโดรเจนมีโปรตอน 1 ตัว และอิเล็กตรอน 1 ตัว ฮีเลียมมีโปรตอน 2 ตัว และอิเล็กตรอน 2 ตัว

 

 

 

โปรตอน

โปรตอน (Proton) คืออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเป็นบวกอยู่ในนิวเคลียสหรือใจกลางของธาตุ ธาตุเดียวกันจะมีจำนวนโปรตอนเท่ากัน เช่น ไฮโดรเจนเป็นธาตุตัวที่ 1 เบาที่สุดมีโปรตอนตัวเดียว โปรตอนเกิดจากควาร์ก up 2 และ down 1 มีประจุ +1.60x10^(-19)คูลอมบ์ มีน้ำหนัก 1.67x10^(-27) กิโลกรัม ฮีเลียมมี 2 ตัว เหล็กมี 26 ตัว ยูเรเนียมมี 92 ตัว

โปรตอน เป็นบทความเกี่ยวกับ ฟิสิกส์ ที่ยังไม่สมบูรณ์ ต้องการตรวจสอบ เพิ่มเนื้อหา หรือเพิ่มแหล่งอ้างอิง คุณสามารถช่วยเพิ่มเติมหรือแก้ไข เพื่อให้สมบูรณ์มากขึ้น

นิวตรอน

นิวตรอน (Neutron) เป็นอนุภาคที่เป็นกลางไม่มีประจุไฟฟ้าอยู่ในนิวเคลียสมีจำนวนใกล้เคียงกับโปรตอนแต่อาจแตกต่างกันได้เช่นในฮีเลียมมีนิวตรอน 2 ตัว เท่ากับโปรตอนแต่ในเหล็กมี 30 ตัว และในยูเรเนียมมีนิวตรอนถึง 146 ตัว นิวตรอนอาจเกิดจากการอัดอีเล็กตรอนกับโปรตอนดังเช่นในดาวฤกษ์มวลมาก นิวตรอนเกิดจากควาร์ก up 1 อนุภาค และ ควาร์ก down 2 อนุภาค มีน้ำหนัก 1.67x10^(-27)ซึ่งเท่ากันโปรตอน

นิวตรอน เป็นบทความเกี่ยวกับ เคมี ที่ยังไม่สมบูรณ์ ต้องการตรวจสอบ เพิ่มเนื้อหา หรือเพิ่มแหล่งอ้างอิง คุณสามารถช่วยเพิ่มเติมหรือแก้ไข เพื่อให้สมบูรณ์มากขึ้น

อะตอมเป็นองค์ประกอบพื้นฐานทางเคมีซึ่งไม่เปลี่ยนแปลงตามปฏิกิริยาเคมี ธาตุที่พบได้ตามธรรมชาติบนโลกนี้นั้นมีปรากฏอยู่ประมาณ 90 ชนิดเท่านั้น (นอกเหนือจากนี้มี ธาตุบางชนิดเช่น เทคนิเซียม และ แคลิฟอร์เนียม ที่พบได้ในซูเปอร์โนวา และธาตุที่เลขอะตอมสูง (มากกว่า 100 ขึ้นไป) ที่สามารถสังเคราะห์ได้จาก การนำอะตอมมาชนกันด้วยความเร็วสูง)

เราเรียกอะตอม สองอะตอมว่าเป็นธาตุเดียวกันก็ต่อเมื่อ อะตอมสองอันนั้นมีจำนวนโปรตอนเท่ากัน โดยทั่วไปแล้ว ธาตุแต่ละธาตุไม่เหมือนกัน อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันอาจมีจำนวนนิวตรอนที่แตกต่างกัน เราเรียกสองอะตอมที่มีจำนวนโปรตรอนเท่ากันแต่จำนวนนิวตรอนแตกต่างกันนั้นจะเรียกว่าเป็นไอโซโทป (isotope)

นอกจากธาตุที่เกิดตามธรรมชาติแล้ว ยังมีธาตุที่ถูกสร้างขึ้น แต่ธาตุเหล่านี้มักจะไม่เสถียร และ สลายไปเป็นธาตุอื่นที่เสถียร โดยกระบวนการสลายกัมมันตรังสี ตัวอย่างเช่น Beta Decay, Double Beta Decay, Beta Capture, Gamma Decay และอื่น ๆ

ถึงแม้ว่าจะมีธาตุที่เกิดตามธรรมชาติเพียง 90 ชนิด อะตอมของธาตุเหล่านี้สามารถสร้างพันธะทางเคมี รวมกันเป็นโมเลกุล และองค์ประกอบชนิดอื่นๆ โมเลกุลเกิดจากการรวมตัวกันของอะตอมหลายอะตอม เช่น โมเลกุลของน้ำเกิดจากการรวมตัวกันของอะตอมไฮโดรเจน 2 อะตอม และ อะตอมออกซิเจน 1 อะตอม

เนื่องจากอะตอมเป็นสิ่งที่มีอยู่ไปทั่วทุกที่ จึงเป็นหัวข้อศึกษาที่ได้รับความสำคัญในหลายศตวรรษที่ผ่านมา หัวข้อวิจัยทางด้านอะตอมในปัจจุบันจะเน้นทางด้าน quantum effects เช่น ของเหลวผลควบแน่นโบส-ไอน์สไตน์

โครงสร้าง

แบบจำลองของอะตอมที่ได้รับการยอมรับมากที่สุดคือ แบบจำลองเชิงคลื่น (wave model) ซึ่งพัฒนามาจาก แบบจำลองของบอหร์ (Bohr model)โดยได้รวมเอาการค้นพบ และ พัฒนาการทางด้าน กลศาสตร์ควอนตัม (quantum mechanics) เข้าไปด้วย

The electron orbital wavefunctions ของไฮโดรเจน (hydrogen) เลขควอนตัมหลัก (principal quantum number) อยู่ทางขวาของแถวในแนวนอนแต่ละแถวและเลขควอนตัมเชิงมุม (azimuthal quantum number) ถูกแทนด้วยตัวอักษร (s, p และ d) ด้านบนของแต่ละ- แถวในแนวตั้ง (สดมภ์ หรือ column)

แบบจำลองเชิงคลื่นอย่างง่าย (ของ อิเล็กตรอน หรือ อะตอมของไฮโดรเจน) ตั้งอยู่บนสมมติฐานว่า ความน่าจะเป็นที่จะพบ อนุภาค สามารถที่จะถูกเขียนได้ด้วย ฟังก์ชันคลื่น (wavefunctions) ซึ่งจะต้อง สอดคล้องกับ สมการของชโรดิงเจอร์ (Schrodinger Equation) และหากอนุภาคนั้นเป็น อนุภาคสปินครึ่ง(เช่น อิเล็กตรอน, โปรตอน หรือ นิวตรอน) ฟังก์ชันคลื่นของ -อนุภาคนั้นต้องตกอยู่ภายใต้เงื่อนไข หลักการกีดกันของ เพาลี (Pauli Exclusion Principle) นั่นคือ ฟังก์ชันคลื่นต้องมีสมมาตรต่อต้าน (anti-symmetric) ภายใต้การสลับตำแหน่งของอนุภาคสองตัว

ซึ่งโดยสมมติฐานเหล่านี้ แบบจำลองเชิงคลื่นได้ ทำนาย ว่าอิเล็กตรอนของ ไฮโดรเจน นั้น

o                    สามารถมี Orbital Angular Momentum เป็น จำนวนเท่าของ 

o                    สามารถมี Energy Level นั้น Quantized (นั่นคือ มีค่าได้เพียงบางค่าเท่านั้น)

o                    วงโคจรแต่ละวงนั้นสามารถมีอิเล็กตรอนได้อย่างมาก 2 ตัว และถูกควบคุมด้วย เลขควอนตัม (quantum number) 3 ตัว คือ principal,azimuthal, and magnetic

o                    อิเล็กตรอนแต่ละตัวนั้นจะมีเลขควอนตัมตัวที่ 4 เฉพาะตัว คือ spin

การที่จะใช้แบบจำลองเชิงคลื่นกับ อะตอมที่ซับซ้อนกว่า อะตอมของไฮโดรเจน นั้นค่อนข้างยากต่อการคำนวณเชิงวิเคราะห์ (Analytical calculation)เนื่องจากต้องเพิ่ม อันตรกิริยา หลายแบบ เข้าไปใน สมการของชโรดิงเจอร์ ยกตัวอย่างเช่น Spin-Orbit Coupling และ Electron-Electron interaction ซึ่งเป็นพจน์ที่ ไม่เป็นเชิงเส้น (Non-Linear) แต่การคำนวณเหล่านี้สามารถทำได้โดยใช้คอมพิวเตอร์ (computer) เช่น การคำนวณประมาณด้วยวิธีของฮาร์ทรี ฟ็อค (HartreeFock method)

ขนาดอะตอม

ขนาดของอะตอมนั้นจะกำหนดได้ยาก เนื่องจากวงโคจรของอิเล็กตรอน (ความน่าจะเป็น) นั้น จะลดลงอย่างต่อเนื่องจนเป็นศูนย์นั่นคือ ไม่ว่าระยะทางจะไกลจากนิวเคลียสเท่าไรเรายังมี ความน่าจะเป็น (ที่ไม่เป็นศูนย์) ในการค้นพบอิเล็คตรอน ของอะตอมนั้น ในกรณีของอะตอมที่สามารถก่อตัวในรูปผลึกของแข็งนั้น ขนาดของอะตอมสามารถประมาณโดยใช้ระยะทางระหว่างอะตอมที่อยู่ติดกัน ส่วนอะตอมที่ไม่สามารถก่อตัวเป็นผลึกแข็งนั้น การหาขนาดจะใช้เทคนิคอื่นๆ รวมทั้งการคำนวณทางทฤษฎี โดยใช้ ค่าเฉลี่ยรากที่สอง (Root mean square) ของอิเล็คตรอน ตัวอย่างเช่น ขนาดของอะตอมไฮโดรเจนนั้นจะประมาณ 1.2×10^-10m เมื่อเทียบกันขนาดของ-โปรตอนซึ่งเป็นเพียงอนุภาคในนิวเคลียส ซึ่งมีขนาดประมาณ 0.87×10^-15m จะเห็นได้ว่าอัตราส่วนระหว่างขนาดของอะตอมไฮโดรเจน และ นิวเคลียสนั้นจะประมาณ 100,000 อะตอมของธาตุต่างชนิดกันนั้นจะมีขนาดต่างกัน แต่สัดส่วนของขนาดก็จะอยู่ในช่วงประมาณไม่เกิน 2 เท่า เหตุที่ขนาดไม่เท่ากันนั้นเนื่องมาจากนิวเคลียสที่มีจำนวนประจุบวกไม่เท่ากัน นิวเคลียสที่มีประจุบวกมากก็จะ-สามารถดึงดูดอิเล็กตรอนให้เข้าใกล้จุดศูนย์กลางได้มากขึ้น

ธาตุและไอโซโทป

อะตอมโดยทั่วไปแล้วจะแบ่งตามเลขอะตอม ซึ่งเท่ากับจำนวนโปรตอนในอะตอม เลขอะตอมจะเป็นตัวระบุว่าอะตอมนั้นเป็นอะตอมของธาตุอะไร ตัวอย่างเช่น อะตอมของคาร์บอน จะมีโปรตอน 6 ตัว อะตอมที่มีเลขอะตอมเท่ากันจะมีคุณสมบัติร่วมทางกายภาพหลายอย่างและจะมีคุณสมบัติทางเคมีที่เหมือนกัน ในตารางธาตุอะตอมจะถูกเรียงตามค่าเลขอะตอม

เลขมวล หรือเรียก เลขมวลอะตอม หรือ เลขนิวคลีออน ของธาตุคือ จำนวนรวมของโปรตอน และ นิวตรอนในอะตอม โปรตอนและนิวตรอนแต่ละตัวนั้นจะมีมวล 1 amu จำนวนนิวตรอนในอะตอมนั้นไม่ได้เป็นตัวกำหนดชนิดของธาตุ ธาตุแต่ละชนิดนั้นจะมีจำนวนโปรตอนและอิเล็กตรอนที่แน่นอน แต่อาจมีจำนวนนิวตรอนที่แตกต่างไปเรียกว่า ไอโซโทปของธาตุการ-เรียกชื่อของไอโซโทป นั้นจะขึ้นต้นด้วยชื่อของธาตุและตามด้วยเลขมวล ตัวอย่างเช่น อะตอมของ คาร์บอน-14 มีโปรตอน 6 ตัว และ นิวตรอน 8 ตัว รวมเป็นเลขมวล 14

อะตอม ที่เรียบง่ายที่สุดคืออะตอมของ ไฮโดรเจน มีเลขอะตอมเท่ากับ 1 และ มี โปรตอน 1 ตัว อิเล็กตรอน 1 ตัว ไอโซโทปของไฮโดรเจนซึ่งมีนิวตรอน 1 ตัวจะเรียกว่า ดิวทีเรียม หรือ ไฮโดรเจน-2 ไอโซโทปของไฮโดรเจนซึ่งมีนิวตรอน 2 ตัว จะเรียก ทริเทียม หรือ ไฮโดรเจน-3

เลขมวลอะตอมของธาตุที่ระบุในตารางธาตุ เป็นค่าเฉลี่ยมวลของไอโซโทปที่พบตามธรรมชาติ โดยเฉลี่ยแบบถ่วงน้ำหนักตามปริมาณที่ปรากฏในธรรมชาติ

แบบจำลองอะตอม

แบบจำลองอะตอมที่เป็นที่รู้จักดีมีอยู่ 5 แบบ คือ

1.                  แบบจำลองอะตอมของดอนตัลซึ่งมีลักษณะป็นทรงกลมและภายในว่างเปล่าไม่มีอะไรไม่สามารถทำให้สูญหายหรือเกิดขึ้นใหม่ได้

2.                  แบบจำลองอะตอมของทอมสันซึ่งภายในอะตอมมีโปรตอนและมีอิเล็กตรอนเท่าๆกันกระจัดกระจายอยู่ทั่วภายในอะตอม

3.            แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ดซึ่งภายในนิวเคลียสของอะตอมมีโปรตอนและนิวตรอนอยู่ภายในส่วนบริเวณนอกมีอิเล็กตรอนวิ่งอยู่รอบๆอย่างอิสระ

4.                  แบบจำลองอะตอมของโบร์ซึ่งภายในอะตอมจะมีชั้นพลังงานและแบ่งเป็นชั้นได้7ชั้นคือ k l m n o p q ตามลำดับซึ่งแต่ละระดับชั้นพลังงานก็จะมีพลังงานที่ไม่เท่ากัน

5.                  แบบจำลองอะตอมของกลุ่มหมอก ภายในตรงกลางนิวเคลียสจะเป็นโปรตอนและนิวตรอน ส่วนภายนอกเป็นกลุ่มหมอก ถ้ากลุ่มหมอกตรงบริเวณไหนมากก็แสดงว่าตรงนั้นมีโอกาสที่จะมีอิเล็กตรอนอยู่มากกว่าที่อื่นๆ

แบบจำลองอะตอมที่ได้รับการยอมรับมากที่สุดในปัจจุบันคือแบบจำลองอะตอมของกลุ่มหมอก

ความรู้เบื้องต้น

บทที่ 1 ความรู้เบื้องต้น ตอนที่ 1 คอมพิวเตอร์เบื้องต้น (1 ชม.) จุดประสงค์การเรียนรู้... วิธีการทำงานของคอมพิวเตอร์ ส่วนประกอบของคอมพิวเตอร์ ความแตกต่างของฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ ลักษณะตัวเครื่องคอมพิวเตอร์แบบต่างๆ ส่วนประกอบภายในของเครื่องคอมพิวเตอร์ การทำงานของคอมพิวเตอร์... อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มนุษย์สร้างขึ้น เพื่อช่วยให้o การทำงานเอกสารที่ซ้ำๆ ได้อย่างรวดเร็ว  o การคำนวณตัวเลข ถูกต้อง แม่นยำ o สามารถเก็บข้อมูล ปรับปรุงแก้ไข ได้โดยง่าย  o การจัดเก็บข้อมูลให้เป็นฐานข้อมูล  แล้วสืบค้นได้ o การติดต่อสื่อสาร เพื่อสืบค้นข้อมูล เพื่อบันเทิง ขั้นตอนการทำงานที่สำคัญของคอมพิวเตอร์ 4 ขั้นตอน... ขั้นตอนที่ การทำงาน ตัวอย่างอุปกรณ์ 1. การรับข้อมูลและคำสั่ง (Input) คอมพิวเตอร์รับข้อมูลและคำสั่งผ่านอุปกรณ์นำเข้าข้อมูล Mouse, Keyboard, Scanner, Microphone 2. การประมวลผลหรือคิดคำนวณ(Processing) ข้อมูลที่คอมพิวเตอร์รับเข้ามา จะถูกประมวลผลโดยการทำงานของหน่วยประมวลผลกลาง (CPU : Central Processing Unit)  ตามคำสั่งของโปรแกรม หรือซอฟต์แวร์ CPU 3. การแสดงผลลัพธ์(Output) คอมพิวเตอร์จะแสดงผลลัพธ์ของข้อมูลที่ป้อน  หรือแสดงผลจากการประมวลผล  ทางอุปกรณ์แสดงผล Monitor, Printer, Speaker 4. การเก็บข้อมูล(Storage) ผลลัพธ์จากการประมวลผลสามารถเก็บไว้ในหน่วยเก็บข้อมูล hard disk, floppy disk, CD-ROM   ส่วนประกอบของคอมพิวเตอร์... ส่วนประกอบภายใน และอุปกรณ์เสริมต่อพ่วง ภายนอก 2.1 Monitor  Screen, Display ใช้แสดงผลทั้งข้อความ ภาพนิ่ง และภาพเคลื่อนไหว จอภาพในปัจจุบัน ส่วนมากใช้จอแบบหลอดภาพ (CRT หรือ Cathode Ray Tube)และจอแบบผลึกเหลว (LCD หรือ Liquid Crystal Display) 2.2 Computer Case   เก็บอุปกรณ์หลักของคอมพิวเตอร์ เช่น CPU, Disk Drive, Hard Disk ฯลฯ 2.3 Keyboard  ใช้พิมพ์คำสั่ง หรือป้อนข้อมูล มีลักษณะคล้ายแป้นพิมพ์ดีด แต่มีปุ่มพิมพ์มากกว่า 2.4 Mouse  ใช้ชี้ตำแหน่งบนจอภาพ เพื่อสั่งให้คอมพิวเตอร์ทำงาน เช่นเดียวกับการป้อนคำสั่งทางคีย์บอร์ด 2.5 Modem   อุปกรณ์ที่ทำหน้าที่แปลงสัญญาณคอมพิวเตอร์ให้สามารถส่งไปตามสายโทรศัพท์ได้ 2.6 Printer   อุปกรณ์แสดงผลข้อมูลออกมาทางกระดาษ 2.7 Scanner อุปกรณ์นำเข้าข้อมูลที่เป็นรูปภาพหรือข้อความมาสแกน แล้วจัดเก็บไว้เป็นไฟล์ภาพ เพื่อนำไปใช้งานต่อไป o         ข้อความจากการ Scan แตกต่างกับข้อความจากการพิมพ์ผ่าน Keyboard ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์... คอมพิวเตอร์ ประกอบด้วยอุปกรณ์ที่สำคัญ 2 ส่วน ... 3.1 Hardware ... เป็นส่วนที่ประกอบของเครื่องคอมพิวเตอร์ ที่สามารถมองเห็นและสัมผัสได้ เช่น o     ไมโครโปรเซสเซอร์ o     หน่วยความจำ   o     อุปกรณ์เก็บข้อมูล   o     อุปกรณ์รับข้อมูล     o     อุปกรณ์แสดงผลข้อมูล 3.2 Software ... ชุดคำสั่งที่เขียนขึ้นโดยโปรแกรมเมอร์ เพื่อสั่งให้เครื่องคอมพิวเตอร์ทำงาน ซอฟต์แวร์จะถูกอ่านจากหน่วยบันทึกข้อมูล ส่งต่อไปยังซีพียู เพื่อควบคุมการประมวลผล และคำนวณ ซอฟต์แวร์ แบ่งออกเป็น 2 ประเภทคือ (1) ซอฟต์แวร์ระบบปฏิบัติการ (Operating System Software) ... เป็นซอฟต์แวร์ที่ควบคุมการทำงานทั้งหมดของฮาร์ดแวร์  ซึ่งคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องจะต้องมีระบบปฏิบัติการอย่างใดอย่างหนึ่งเสมอ ระบบปฏิบัติการยอดนิยมในปัจจุบันนี้ คือWindow Me, Windows XP,  OS/2,  Unix  และ  Linux  ระบบปฏิบัติจะมีการพัฒนา และปรับปรุงให้มีรุ่นใหม่อยู่เรื่อยๆ ตัวอย่างซอฟต์แวร์ระบบปฏิบัติการ (Operating System Software) ... (2) ซอฟต์แวร์ประยุกต์ (Application Software) ... ชุดคำสั่งที่เขียนขึ้นเพื่อสั่งให้เครื่องคอมพิวเตอร์ทำงานเฉพาะด้านต่างๆ ตามที่ผู้ใช้ต้องการ ซอฟต์แวร์ประยุกต์จำแนกได้เป็น 2 ประเภท คือ ·         ซอฟต์แวร์สำหรับงานเฉพาะด้าน (Special Purpose Software)  จะมีความเหมาะสมกับงานเฉพาะด้าน เช่น โปรแกรมสำหรับการซื้อขาย มีประโยชน์กับร้านค้า หรือโปรแกรมสำหรับฝากถอนเงิน  ก็จะมีประโยชน์กับองค์กรเกี่ยวกับการเงิน เช่น ธนาคาร   ·         ซอฟต์แวร์สำหรับงานทั่วไป (General purpose Software) เป็นซอฟต์แวร์ที่สามารถนำมาประยุกต์ใช้กับงานส่วนตัวได้อย่างหลากหลาย  ทำให้ได้รับความนิยมสูงสุดในปัจจุบัน เช่น Microsoft Word,  Microsoft Excel, Microsoft  PowerPoint, Photoshop และ Oracle เป็นต้น ตัวอย่างซอฟต์แวร์ประยุกต์ (Application Software) สำหรับงานทั่วไป ... ตัวเครื่อง... ตัวเครื่องมีหลากหลายรูปแบบ ขึ้นอยู่กับการออกแบบของผู้ผลิต ซึ่งสามารถแบ่งออกได้เป็น 4 ประเภท ตัวเครื่องแบบแนวนอน (Desktop Case) วางตัวเครื่องแนวนอนบนโต๊ะ แล้วนำจอภาพมาวางซ้อนไว้บนโต๊ะ ตัวเครื่องแบบแนวตั้ง (Tower Case) วางตัวเครื่องไว้ในแนวตั้ง  สามารถนำมาวางบนโต๊ะ หรือบนพื้น แล้ววางจอภาพไว้ข้างๆ ตัวเครื่อง  ปัจจุบันแบบนี้ได้รับความนิยม ตัวเครื่องแบบรวมในชิ้นเดียว (All-In-One Case) เป็นการวางเอาตัวเครื่องและอุปกรณ์ทั้งหมด รวมเป็นชิ้นเดียว คล้ายกับโทรทัศน์ ตัวเครื่องแบบนี้สะดวกในการเคลื่อนย้ายกะทัดรัด แต่ไม่ค่อยได้รับความนิยม เพราะเพิ่มเติมอุปกรณ์ได้ยากเนื่องจากเปิดตัวเครื่องไม่สะดวก คอมพิวเตอร์แบบพกพา สามารถพกพา หรือนำติดตัวไปใช้งานในที่ต่างๆ ได้อย่างสะดวก ขนาดเล็ก น้ำหนักเบา และสามารถใช้งานได้โดยแบตเตอรี่ที่อยู่ในเครื่อง (2-3 ชม.) แต่มีข้อจำกัดคือ ราคาแพง และการเพิ่มเติมอุปกรณ์ทำได้ยาก คอมพิวเตอร์แต่ละแบบ ต่างมีข้อดีและข้อเสียในตัวเอง การเลือกใช้งานขึ้นอยู่กับความเหมาะสมและลักษณะงานของผู้ใช้ ตัวอย่าง : เปรียบเทียบรายละเอียดคุณสมบัติของเครื่อง Desktop PC กับ Notebook... Desktop PCHP Business PC DC7100 USDT  Notebook HP Pavilion zv5217AP o        CPU Intel P4-530 (3.06GHz.) : Intel Pentium 4 processor 1.8GHz o   RAM 512MB PC3200 (sngl chnl) 256MB DDR333 (2 GB Max.) o   Hard Disk - 80GB 7200rpm 40GB (4,200RPM) o   Floppy Drive No Floppy 1.44MB FDD o   CD-Drive - CD-RW/DVD 24x24x24x CD-RW/ 8x DVD Combo Drive o   Monitor LCD L1730 (P9625A) 15.4" TFT WXGA LCD  o   Display graphics controller up to 128MB shared o   Keyboard/Mouse ขนาดปกติ o   Weight 3.8 kg o   Power Lease line 220 V 12-Cell LiION Battery o   ราคา ราคา 49,000.00 บาท ราคา 49,900.00 บาท update 05/05/2548 ส่วนประกอบภายในเครื่อง... ในตัวเครื่องคอมพิวเตอร์จะมีชิ้นส่วนภายในหลายชิ้น แต่ละชิ้นทำหน้าที่เฉพาะอย่าง เมนบอร์ด (Motherboard)... §         เมนบอร์ด (Motherboard) แผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์หลักของคอมพิวเตอร์อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทุกชิ้นของคอมพิวเตอร์ จะต้องต่อเชื่อมเข้ากับเมนบอร์ดนี้  หน่วยประมวลผลกลาง (CPU-Central Processing Unit)... §         หน่วยประมวลผลกลาง (CPU-Central Processing Unit) เป็นอุปกรณ์หลักของคอมพิวเตอร์  ทำหน้าที่คำนวณ ประมวลผล และควบคุมอุปกรณ์อื่นๆ  ประกอบด้วยหน่วยย่อย 3 หน่วย คือ หน่วยความจำหลัก หน่วยคณิตศาสตร์และตรรกะ หรือหน่วยคำนวณ และหน่วยควบคุม หน่วยความจำแรม (RAM - Random Access Memory)... §         หน่วยความจำแรม (RAM - Random Access Memory)     เป็นหน่วยความจำหลัก ที่ใช้พักข้อมูลชั่วคราว ระหว่างอุปกรณ์บันทึกข้อมูลต่างๆ กับหน่วยประมวลผลกลาง เมื่อปิดเครื่อง ข้อมูลที่อยู่ในแรมจะหายไป หน่วยความจำรอม (ROM-Read Only Memory)... §         หน่วยความจำรอม (ROM-Read Only Memory) เป็นหน่วยความจำถาวร ที่ใช้บันทึกข้อมูลของอุปกรณ์ที่ติดตั้งบนเมนบอร์ด เช่น ขนาดและประเภทของฮาร์ดดิสก์ที่ใช้ ขนาดของแรม หน่วยประมวลผลที่ใช้ การติดตั้งฟลอปปี้ไดรฟ์  เป็นต้น และใช้เก็บคำสั่งที่มักใช้บ่อยๆ เช่น คำสั่งเริ่มต้นการทำงานของคอมพิวเตอร์   ข้อมูลที่บันทึกในรอม จะยังคงอยู่แม้จะปิดเครื่อง  มักจะเป็นข้อมูลที่มีการเปลี่ยนแปลงน้อยมาก โดยเฉพาะข้อมูลที่ใช้ในการเริ่มระบบ(Start Up) ข้อมูลควบคุมการรับส่งคำสั่งและข้อมูล ตลอดจนการแสดงผล ช่องเสียบอุปกรณ์เพิ่มเติม (Expansion Slot) ... §         ช่องเสียบอุปกรณ์เพิ่มเติม (Expansion Slot) เรียกกันทั่วไปว่า "สล๊อต" ทำหน้าที่ให้การ์ดขยาย เสียบเชื่อมต่อสัญญาณระหว่างการ์ดขยายกับเมนบอร์ด การ์ดขยาย (Expansion Card) ... §         การ์ดขยาย (Expansion Card) เป็นอุปกรณ์คล้ายบัตร หรือการ์ดขนาดใหญ่ จึงเรียกว่า การ์ดขยาย ทำหน้าที่เฉพาะด้าน เช่น การ์ดแสดงผล การ์ดเสียง เป็นต้น จานบันทึกข้อมูลแบบแข็ง (Hard Disk)... §         จานบันทึกข้อมูลแบบแข็ง (Hard Disk) อุปกรณ์เก็บข้อมูลหลักของเครื่องคอมพิวเตอร์ มีความจุข้อมูลมากกว่าฟลอปปี้ดิสก์ ติดตั้งภายในตัวเครื่อง ปัจจุบันมีความจุในระดับกิกะไบต์ (คาดว่าจะมีความจุระดับ Tarabyteในอนาคตอันใกล้) เวลาเปิดเครื่องใช้งาน โปรแกรมจะถูกอ่านจากฮาร์ดดิสก์ไปยังแรม อุปกรณ์อื่นๆ... CD-ROM Drive... อุปกรณ์เล่นแผ่นซีดีรอม โดยคอมพิวเตอร์ จะอ่านข้อมูลที่บันทึกในแผ่นซีดี และแสดงผลออกมาทางจอภาพ Floppy Drive... ช่องสำหรับอ่านแผ่นบันทึกข้อมูล (ปัจจุบันขนาด 3.5 นิ้ว)  คอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่ยังจำเป็นต้องมีไดรฟ์ชนิดนี้  แต่มีแนวโน้มว่าจะหมดยุคของฟลอปปี้ไดรฟ์ในอีกไม่กี่ปี Power Supply... ติดตั้งอยู่ภายในเครื่องคอมพิวเตอร์ด้านหลังทำหน้าที่แปลงระดับแรง ดันไฟฟ้าที่ใช้ตามบ้านหรือไฟฟ้าทั่วไปให้เหมาะกับที่ใช้ในคอมพิวเตอร์