วิวัฒนาการโครงสร้างอะตอม

1. แบบจำลองอะตอมของดอลตัน      

2.โครงสร้างอะตอมของทอมสัน

3. โครงสร้างอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด

4.แบบจำลองอะตอมของโบร์

 

5.แบบจำลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก



วิวัฒนาการตารางธาตุ

       

ตารางธาตุ  หมายถึง  ตารางที่นักวิทยาศาสตร์จัดทำขึ้นเพื่อรวบรวมธาตุต่าง ๆ เอาไว้ด้วยกันให้เป็นหมวดหมู่เพื่อสะดวกในการศึกษา  ก่อนมาเป็นตารางธาตุในปัจจุบัน ตารางธาตุได้มีวิวัฒนาการแบบต่างๆ  สรุปได้โดยย่อ ดังนี้

            ปี พ.ศ.2360  (ค.ศ.1817)   โยฮันน์   เดอเบอไรเนอร์   (Johann  Wolfgang Dobereiner)  นักเคมีคนแรกที่พยายามจัดธาตุเป็นกลุ่มๆ  ละ 3 ธาตุ  ตามสมบัติที่คล้ายคลึงกัน  เรียกว่า ชุดสาม (Triad) และพบว่า ธาตุกลางจะมีมวลอะตอมเป็นค่าเฉลี่ยของมวลอะตอมของอีกสองธาตุที่เหลือ 

ตัวอย่างธาตุชุดสามของเดอเบอไรเนอร์  เช่น

Li         มวลอะตอม       =          7.0

Na        มวลอะตอม       =            = 23

K          มวลอะตอม       =          39.1

แต่กฎนี้ใช้ได้กับธาตุบางหมู่เท่านั้น   จึงไม่เป็นที่ยอมรับกัน

            ปี พ.ศ. 2407 (ค.ศ.1864) จอห์น  อเล็กซานเดอร์  รีนา นิวแลนด์ส  (John Alexander Reina Newlands) นักเคมีชาวอังกฤษพบว่าถ้านำธาตุมาเรียงตามมวลอะตอม จากน้อยไปมากแล้ว  จะพบว่าธาตุที่ 8  จะมีสมบัติทางเคมีและกายภาพ คล้ายธาตุที่ 1  และจะเกิดขึ้นทุกๆ ช่วงของธาตุที่ 8  เรียกการจัดนี้ว่า Law of Octaves   กฎนี้ไม่เป็นที่ยอมรับ เนื่องจากไม่สามารถอธิบายได้ว่า  มวลอะตอมกับสมบัติที่คล้ายกันของธาตุนั้นมีความสัมพันธ์กันอย่างไร  และกฎนี้ใช้ได้ถึงแคลเซียม  (Ca)  ที่มีมวลอะตอม  40  เท่านั้น  เช่น  ธาตุที่ 8  คือ โซเดียม  (Na) จะมีสมบัติคล้ายกับธาตุที่ 1  คือลิเทียม (Li )  และถ้านับต่อไปจากโซเดียม (Na)  ไปอีก  8  ธาตุ ก็คือ โปแตสเซียม (K)  ดังนั้น Li , Na , K  จะอยู่ในกลุ่มเดียวกัน

            ปี พ.ศ. 2412 – 2413  (ค.ศ. 1869 – 1870)   ดิมิทรี  อิวาโนวิช  เมนเดเลเอฟ  (DmiTri Ivanovich Mendeleev)  นักเคมีชาวรัสเซียได้เสนอกฎที่เรียกว่า กฎพิริออดิก  ซึ่งเป็นกฎที่สำคัญทางเคมีเกี่ยวกับการจัดตารางธาตุ

            กฏพิริออดิก  กล่าวว่า  ถ้าจัดเรียงธาตุตามมวลอะตอมของธาตุต่าง ๆ จากน้อยไปมากธาตุที่มีสมบัติคล้ายกันจะปรากฎซ้ำกันและอยู่ตรงกันเป็นช่วง ๆ กฎ

            จากกฎพิริออดิก  เมนเดเลเอฟ  จึงจัดตารางธาตุขึ้น  เรียกว่า ตารางพิริออดิกของ   เมนเดเลเอฟ

เมนเดเลเอฟได้นำธาตุมาเรียงกันตามมวลอะตอม     โดยเว้นที่ว่างสำหรับธาตุที่ยังไม่พบในขณะนั้น แต่คาดว่าน่าจะมีธาตุที่มีสมบัติตามตำแหน่งนั้นอยู่ ต่อมาภายหลังได้มีการค้นพบธาตุมากขึ้น ก็พบว่าถ้ายึดหลักการเรียงตามมวลอะตอมของเมนเดเลเอฟอย่างเคร่งครัด จะไม่สามารถทำให้ธาตุบางชนิดที่มีสมบัติคล้ายกันอยู่ในหมู่เดียวกันได้  จึงต้องสลับที่ของธาตุบางตัว   แต่เมนเดเลเอฟก็ไม่สามารถอธิบายได้ว่า เพราะเหตุใดจึงต้องจัดเรียงธาตุเช่นนั้น นักวิทยาศาสตร์รุ่นต่อมาจึงเกิดแนวความคิดว่า ตำแหน่งของธาตุในตารางธาตุไม่น่าจะขึ้นอยู่กับมวลอะตอมของธาตุ แต่น่าจะขึ้นกับสมบัติอื่นที่มีความสัมพันธ์กับมวลอะตอม

            ต่อมาปี   พ.ศ. 2546  (ค.ศ.1913)   เฮนรี่ กวิน เจฟฟรีส์ โมสลีย์  (Henry   Gwyn   Jeffreys Moseley)  พบว่าการเรียงธาตุตามเลขอะตอม   (จำนวนโปรตอนหรืออิเล็กตรอน)    จะสอดคล้องกับกฎพิริออดิกโดยไม่ต้องสลับที่ธาตุกันเหมือนการเรียงตามมวลอะตอม และได้นำมาใช้การจัดตารางธาตุในปัจจุบัน

              ตารางธาตุในปัจจุบัน

            ปัจจุบันนักเคมีพบว่า สมบัติต่างๆ ของธาตุมีความสัมพันธ์กับการจัดเรียงตัวของอิเล็กตรอนในอะตอมของธาตุนั้น ๆ    นั่นคือ      ถ้าเรียงธาตุตามเลขอะตอมจากน้อยไปหามาก จะปรากฏธาตุที่มีสมบัติคล้ายคลึงกันซ้ำกันเป็นช่วงตามการจัดเรียงอิเล็กตรอนของธาตุเหล่านั้น  ปัจจุบันจึงจัดเรียงธาตุในตารางธาตุตามเลขอะตอม

            ตารางธาตุที่นิยมใช้ในปัจจุบันปรับปรุงมาจากตารางธาตุของเมนเดเลเอฟ แต่เรียงธาตุตามลำดับเลขอะตอมจากซ้ายไปขวา  โดยจัดธาตุออกเป็นหมู่และเป็นคาบ  ดังรูป