รูปร่างของออร์บิทัล (shape of atomic orbitals)
                จากการตรวจสอบหาตำแหน่งของอิเล็กตรอนในออร์บิทัลต่าง ๆ พบว่าอิเล็กตรอนของแต่ละออร์บิทัลจะมีความหนาแน่นอยู่ในบริเวณใดบริเวณหนึ่ง รอบนิวเคลียสทั้ง 3 มิติ เป็นรูปทรงต่าง ๆ   ทำให้ทราบว่าแต่ละออร์บิทัลมีรูปร่างอย่างไร   ดังรูป

 

เพื่อให้เกิดความชัดเจนในการระบุตำแหน่งของพื้นที่ซึ่งมีโอกาสพบอิเล็กตรอนของออร์บิทัลต่าง ๆ   จึงกำหนดแกน  X , Y  และ  Z  ผ่านจุดศูนย์กลางของนิวเคลียส ซึ่งแนวแกน  X  Y  และ  Z  อาจมีทิศทางต่ากันได้ ดังรูป

                รูปร่างของ s orbital

ความหนาแน่นในการพบอิเล็กตรอนของออร์บิทัล S  จะอยู่รอบนิวเคลียสเป็นกลุ่มหมอกรูปทรงกลม จึงกล่าวได้ว่าออร์บิทัล  s   มีรูปร่างเป็นทรงกลม  จากความรู้เรื่องระดับพลังงานของ อิเล็กตรอนเราทราบว่า ออร์บิทัล s มีอยู่ทุกระดับพลังงาน  ตั้งแต่ 1s ถึง 7s...  ทุกออร์บิทัลมีรูปร่างเป็นทรงกลมเช่นเดียวกัน  หุ้มซ้อนกันอยู่เป็นชั้น ๆ โดย 1s  มีขนาดเล็กที่สุดและอยู่ในสุด  2s  3s  4s  5s  6s  7s ... มีขนาดใหญ่ขึ้นตามลำดับ  หุ้มซ้อนกัน ดังรูป

รูปร่างของ p orbital

                สำหรับอิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อย p หรือ p orbitas  ประกอบด้วย  3 ออร์บิทัลคือ px  py  และ  pz แต่ละออร์บิทัลมีอิเล็กตรอน 1 คู่  พบความหนาแน่น
ของอิเล็กตรอนแต่ละคู่  อยู่ตามแนวแกน  X  Y และ  Z  คล้ายรูปดัมเบลล์  รูปร่างของ p orbital จึงมีลักษณะคล้ายดัมเบลล์ 3 อัน  ไขว้กันอยู่  ดังรูป

ตัวอย่าง  การจัดอิเล็กตรอนของ  ₁₀Ne  แสดงในรูปแบบต่าง ๆ 

                1.  แสดงใน  shell  หรือ  energy level 
                  ₁₀Ne ; 2 , 8

                2.  แสดงใน  subshell  หรือ  subenergy level
                     ₁₀Ne  1s²  2s²  2p⁶

                3.  แสดงในออร์บิทัล

 
                4.  แสดงด้วยรูปร่างออร์บิทัล

รูปร่างของ d orbital
                  อิเล็กตรอนใน subshell d หรือ d orbitals  มีจำนวน  10  อิเล็กตรอน  จึงมี  5  ออร์บิทัล  (อิเล็กตรอน  5  คู่)  แต่ละออร์บิทัลมีความหนาแน่นของกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนดังรูป

                ออร์บิทัลที่ 1 ชื่อ d_xy (อิเล็กตรอน  1  คู่)  พบว่ามีความหนาแน่นของกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนคล้ายรูปดัมเบลล์  อยู่บริเวณที่ว่างระหว่างแกน  X  และ  Y   จึงเรียกชื่อออร์บิทัลนี้ว่า   d_xy  ดังรูป  

ออร์บิทัลที่ 2 ชื่อ d_yz (อิเล็กตรอน  1  คู่)  พบว่ามีความหนาแน่นของกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนคล้ายรูปดัมเบลล์  อยู่บริเวณที่ว่างระหว่างแกน  Y  และ  Z  จึงเรียกชื่อออร์บิทัลนี้ว่า   d_yz    ดังรูป

             ออร์บิทัลที่ 3  ชื่อ d_xz (อิเล็กตรอน  1  คู่)  พบว่ามีความหนาแน่นของกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนคล้ายรูปดัมเบลล์  อยู่บริเวณที่ว่างระหว่างแกน  X  และ  Z  จึงเรียกชื่อออร์บิทัลนี้ว่า   d_xz  ดังรูป

ออร์บิทัลที่ 4 ชื่อ  d _x2-y2   (อิเล็กตรอน  1  คู่)  พบว่ามีความหนาแน่นของกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนคล้ายรูปดัมเบลล์  อยู่ตามแนวแกน   X และ Y   จึงเรียกชื่อออร์บิทัลนี้ว่า   d _x2-y2   ดังรูป

                 ออร์บิทัลที่ 5  ชื่อ  dz² (อิเล็กตรอน 1 คู่)  พบว่ามีความหนาแน่นของกลุ่มหมอกอิเล็กตรอนคล้ายรูปดัมเบลล์อยู่ตามแนวแกน  z  โดยมีวงกลมคล้าย ๆ โดนัต  อยู่ตรงกลาง   จึงเรียกชื่อออร์ บิทัลนี้ว่า   dz²  ดังรูป

รูปร่างของ  f orbital

                                อิเล็กตรอนในระดับพลังงานย่อย  f  มีทั้งหมด  14  ตัว  จึงมี  7  ออร์บิทัล  มีความซับซ้อนมากกว่า  s  p  และ  d   ดังรูป
 

(คลิ้กชม  s  p และ  d  orbital)

การจัดอิเล็กตรอนกับตำแหน่งของธาตุในตารางธาตุ
            ตารางธาตุที่ใช้อยู่ในปัจจุบันได้รับการพัฒนาต่อเนื่องมาอย่างเป็นระบบ  การจัดธาตุแต่ละธาตุเอาไว้ในตารางธาตุนั้น  ใช้การจัดอิเล็กตรอนของธาตุเป็นตัวกำหนด  เรียกบรรทัดตามแนวนอน ของตารางธาตุว่าคาบ  (period)  มีทั้งหมด  7  คาบ  และเรียกบรรทัดตามแนวตั้งของตารางธาตุว่าหมู่  (group)  มีทั้งหมด  16  หมู่  แต่มี  18  แถว (หมู่  8B  มี 3 แถว)   แบ่งออกเป็น  2  พวก คือ  หมู่  A  เป็นธาตุธรรมดา  ประกอบด้วยโลหะและอโลหะ  จำแนกเป็น  8  หมู่ย่อย  คือ  1A  2A  3A  4A  5A  6A  7A  8A  สำหรับธาตุหมู่  B   เป็นโลหะแทรนซิชัน  ทุกธาตุเป็นโลหะ    จำแนกเป็นหมู่ย่อย  8  หมู่เช่นกันคือ  1B  2B  3B  4B  5B  6B  7B  8B (หมู่  8B มี 3 แถว) 
                การนับจำนวนหมู่ของธาตุตามระบบเอสไอ ( SI = System International Unit )  จะไม่แยกออกเป็นหมู่   A  หรือ  B   แต่นับเป็นตัวเลขเริ่มจากซ้ายสุดเป็น  1  ไปถึงขวาสุดเป็น  18 

ตำแหน่งของธาตุในตารางธาตุจะสัมพันธ์กับการจัดอิเล็กตรอนของแต่ละธาตุ  คือจัดให้ธาตุที่มีจำนวนระดับพลังงาน (shell , energy level) เท่ากันเอาไว้ในคาบเดียวกัน  และจำนวนระดับ พลังงาน (energy level)  กับลำดับที่ของคาบ (period)  ในตารางธาตุจะเท่ากัน  ตารางธาตุในปัจจุบันมี  7  คาบ  ฉะนั้นธาตุใดที่จัดเอาไว้ในคาบที่  1 ถึง  7 ก็จะมีจำนวนระดับพลังงาน  1  ถึง  7  ระดับ  ตามลำดับ  เฉพาะธาตุหมู่  A  จัดให้ธาตุที่มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเท่ากันเอาไว้หมู่ (group) เดียวกัน   ธาตุหมู่  A มี 8  หมู่  ฉะนั้นธาตุที่จัดเอาไว้ในหมู่  1A  ถึง  8A  จะมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนเ ท่ากับ  1  ถึง  8  ตามลำดับ  (ยกเว้น  He  จัดไว้หมู่  8A  แต่มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน =2) เช่น

₃Li  ;  2 , 1  (อยู่คาบที่  2 เพราะมีระดับพลังงาน  2  ระดับ อยู่หมู่  1A  เพราะมีเวเลนซ์อิเล็กตรอน = 1) 
    ₁₂Mg  ;  2 , 8 , 2  (อยู่คาบที่  3  หมู่  2A )
                    ₃₁Ga  ; 2 , 8 , 18 , 3  (อยู่คาบที่  4  หมู่  3A )
                    ₅₀Sn  ;  2 , 8 , 18 , 8 , 4  (อยู่คาบที่  5  หมู่  4A )
                    ₅₆Ba  ;  2 , 8 , 18 , 18 , 8 , 2  (อยู่คาบที่  6  หมู่  2A )
                    ₅₃I     ;   2 , 8 , 18 , 18 , , 7  (คาบที่  5  หมู่  7A )

(คลิ้ก  ชมการจัดอิเล็กตรอนกับตำแหน่งของธาตุในตารางธาตุ)

ตัวอย่าง  ธาตุ  X (ธาตุสมมติ)  มีการจัดอิเล็กตรอนดังนี้ ;  X  2 , 8 ,  18 , 3  อยากทราบว่าจัดไว้ส่วนใดของตารางธาตุ

วิธีคิด    1.  มีระดับพลังงานของอิเล็กตรอน  4  ระดับ  ฉะนั้นจะอยู่คายที่  4
            2. มีเวเลนซ์อิเล็กตรอน = 3  ฉะนั้นจะอยู่หมู่  3A
               *  ดูในตารางธาตุจะเป็นธาตุ  Ga

แบบฝึกหัด   

1.  จงแสดงการจัดอิเล็กตรอนของอนุภาคต่อไปนี้  โดยแสดงในแผนผังของการจัดอิเล็กตรอน  แสดงใน subshell  
    หรือ  subenergy level แสดงใน  shell หรือ energy level และแสดงในออร์บิทัล  (สังเกตตัวอย่างข้อ 1.1)

    1.1  ₁₂Mg
                * แสดงในแผนผังของการจัดอิเล็กตรอน 
 

                *  แสดงใน subshell หรือ  subenergy level      ;   ₁₂Mg  ;  1s²  2s²  2p⁶  3s²
                *  แสดงใน  shell หรือ energy level     ;  ₁₂Mg  ;  2  8  2
                *  แสดงในออร์บิทัล   ; 
                             

  1.2  ₁₂Mg²⁺

* แสดงในแผนผังของการจัดอิเล็กตรอน 

*  แสดงใน subshell หรือ  subenergy level ;

*  แสดงใน  shell หรือ energy level  ;

*  แสดงในออร์บิทัล   ; 




 

1.3   ₃₄Se

* แสดงในแผนผังของการจัดอิเล็กตรอน 

*  แสดงใน subshell หรือ  subenergy level ;

*  แสดงใน  shell หรือ energy level  ;

*  แสดงในออร์บิทัล   ; 

1.4 ₃₄Se^2-
* แสดงในแผนผังของการจัดอิเล็กตรอน 

*  แสดงใน subshell หรือ  subenergy level ;

*  แสดงใน  shell หรือ energy level  ;

*  แสดงในออร์บิทัล   ; 

2.  จงเขียนแสดงรูปร่างของออร์บิทัลต่อไปนี้

Size : 4.83 KBs Upload : 2012-10-31 21:25:50

Comment(s) Current Page(s) 1/0 << 1 >>

Vote this Content ? 0 Vote(s) Create by : K-Me Status : ผู้ใช้ทั่วไป วิทยาศาสตร์