3.โครงสร้างอะตอม

อะตอม

อะตอม  เป็นคำที่มาจากภาษากรีกว่า atomos โดยนักปราชญ์กรีกยุคโบราณมีความเชื่อว่า  สิ่งของต่าง ๆ ประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กมาก  เมื่อแบ่งสารต่าง ๆ ออกไปเรื่อย ๆ จนมีขนาดเล็กที่สุดซึ่งไม่สามารถแบ่งได้อีกต่อไป  จึงเรียกอนุภาคที่เล็กที่สุดนี้ว่า “อะตอม”

แบบจำลองอะตอม:

เป็นที่ยอมรับกันแล้วว่าสารต่าง ๆ นั้นประกอบด้วยอะตอม  แต่อย่างไรก็ตามยังไม่มีผู้ใดเคยเห็นรูปร่างที่แท้จริงของอะตอม  รูปร่างหรือโครงสร้างของอะตอมจึงเป็นเพียงจินตนาการหรือมโนภาพที่สร้างขึ้นเพื่อให้สอดคล้องกับการทดลอง  เรียกว่า “แบบจำลอง”  ซึ่งจัดเป็นทฤษฎีประเภทหนึ่ง  แบบจำลองอะตอมอาจเปลี่ยนแปลงไปได้ตามผลการทดลองหรือข้อมูลใหม่ ๆ เมื่อแบบจำลองอะตอมเดิมอธิบายไม่ได้  ดังนั้นแบบจำลองอะตอมจึงได้มีการแก้ไขพัฒนาหลายครั้งเพื่อให้สอดคล้องกับการทดลอง  นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนที่มีกำลังขยายสูงมากร่วมกับคอมพิวเตอร์  และถ่ายภาพที่เชื่อว่าเป็นภาพภายนอกของอะตอม

วิวัฒนาการของแบบจำลองอะตอม

วิวัฒนาการของแบบจำลองอะตอมตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบันมีดังนี้

 แบบจำลองอะตอมของดอลตัน

                                                                                                  

                                        
           ปรากฏเป็นหลักฐานว่า  นักปราชญ์กรีกชื่อ เดโมคริตุส ( Democritus ) ได้ให้ความคิดเห็นเกี่ยวกับโครงสร้างของสสารไว้เป็นครั้ง  แรกเมื่อราว 400ปีก่อนค.ศ. เขากล่าวว่าสสารทุกชนิดประกอบด้ยอนุภาค ทั้งนี้เพราะเขาได้ลองทุบเกลือเม็ดให้แตกออกเป็นชิ้นเล็กๆได้ และเขาเกิดความคิดว่า ถ้าเขาทุบเศษเกลือชิ้นเล็กๆเหล่านั้นให้แตกออกไปอีก ก็คงจะได้เศษเกลือชิ้นเล็กลงไปอีก ดังนี้เรื่อยๆไปจนถึงชิ้นที่เล็กที่สุด ซึ่งไม่สามารถจะทุบให้แตกออกไปอีกได้ เขาเรียกชิ้นของสสารที่เล็กที่สุดนี้ว่า อะตอม ( Atom )
             แต่เดโมคริตุสไม่เคยทดสอบความคิดเห็นอันนี้และไม่ได้พยายามทดสอบด้วยจนกระทั่งถึงต้นคริสตวรรษที่ 18 คือ ปี ค.ศ. 1804นักวิทยาศาสตร์ในประเทศอังกฤษ คือ  จอห์น ดอลตัน ( John Dalton ) ได้ทำการทดลองเคมีหลายอย่างโดยเฉพาะที่เกี่ยวกับเรื่องก๊าซ เขาเป็นคนแรกที่เชื่อว่า ถ้าได้ศึกษาจนทราบธรรมชาติและสมบัติของอะตอมแล้ว จะสามารถอธิบายปรากฏการณ์เคมี และกฎต่างๆ ได้มากมาย เขาพยายามหาเหตุผลว่าทำไมผลการทดลองจึงปรากฏออกมาเช่นนั้น ในที่สุดก็คิดว่า น่าจะเป็นเพราะอนุภาคของก๊าซ      ต่างๆมีที่ว่างระหว่างมันอยู่ จงทำให้ก๊าซต่างๆในอากาศผสมกันจนเป็นเนื้อเดียวกันได้ เมื่ออากาศละลายลงไปในน้ำและมองไม่เห็น อากาศแยกตัวอยู่ก็คงด้วยเหตุผลเดียวกน คืออนุภาคของอากาศเข้าไปแทรกแซงอยู่ระหว่างอนุภาคของน้ำ และการที่ก๊าซต่างๆชนิดละลายน้ำจำนวนจำกันเฉพาะตัวก็เพราะการละลายได้มาน้อยขึ้นอยู่กับน้ำหนัก และจำนวนของอนุภาคของก๊าซนั้นๆ  ซึ่งมีข้อความสำคัญสรุปได้ดังนี้    -  สารประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กเรียกว่าอะตอม แบ่งแยกไม่ได้และสร้างขึ้นหรือทำลายให้สูญหายไปไม่ได้    -  อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันจะมีมวลเท่ากัน มีสมบัติเหมือนกัน แต่จะแตกต่างจากอะตอมของธาตุอื่น    -  สารประกอบเกิดจากการรวมตัวของอะตอมของธาตุตั้งแต่สองชนิดขึ้นไป มีอัตราส่วนการรวมตัวเป็นตัวเลขอย่างง่าย
    -  อะตอมของธาตุสองชนิดอาจรวมตัวกันด้วยอัตราส่วนต่างๆ กัน เกิดเป็นสารประกอบได้หลายชนิด                   ต่อจากสมัยของดอลตันได้มีการทดลองที่ให้ข้อมูลเกี่ยวกับอะตอมเพิ่มมากขึ้นและมีบางเรื่องที่ไม่สอดคล้องกับแนวคิดของดอลตันเช่น  พบว่าอะตอมประกอบด้วยอนุภาคย่อยๆ และอะตอมของธาตุชนิดเดียวกันก็มีมวลแตกต่างกันได้  นอกจากนี้ยังมีบางเรื่องที่ใช้แนวคิดของดอลตันอธิบายไม่ได้   เช่น ปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในหลอดรังสีแคโทด ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์คนต่อๆ มาจึงได้พยายามค้นคว้าเพิ่มเติมเพื่อสร้างแบบจำลองอะตอมขึ้นใหม่  เราจะศึกษาต่อไปว่านักวิทยาศาสตร์สร้างแบบจำลองของอะตอมไว้อย่างไรบ้าง  เพราะเหตุใดแบบจำลองของอะตอม  จึงมีผู้เสนอไว้หลายแบบ