เฉลยทดสอบย่อยครั้งที่ 1-ข้อ5

5. นักวิทยาศาสตร์สมัยหนึ่งมองภาพอะตอมว่าอิเล็กตรอนมีวงโคจรรอบนิวเคลียสและมีระดับพลังงานลดหลั่นกัน อิเล็กตรอนที่อยู่ชั้นในสุดเรียกว่าชั้น K ส่วนชั้นนอกถัดๆออกมาเรียกว่าชั้น L, M, N, ... เมื่อให้พลังงานแก่ไฮโดรเจนอะตอม ปรากฏว่า ไฮโดรเจนคายพลังงานแสงออกมา เห็นเป็นสเปกตรัมชุดหนึ่ง (ดูตาราง) ซึ่งสรุปภายหลังว่าตรงกับการที่อิเล็กตรอนเปลี่ยนจากระดับพลังงานสูงๆ มาอยู่ที่ชั้น L

เส้นสเปกตรัม	พลังงาน (J)
สีม่วง	4.84 x 10-19
สีน้ำเงิน	4.57 x 10-19
สีน้ำทะเล	4.08 x 10-19
สีแดง	3.02 x 10-19

5.1 ถ้าอิเล็กตรอนของไฮโดรเจนเปลี่ยนจากชั้น O มายังชั้น N จะคายพลังงานกี่จูล

ตอบ คายพลังงาน = 4.9´10^-20 J

แนวคิดที่ 1 เส้นสีแดง เกิดจากอิเล็กตรอนเปลี่ยนจากชั้น M มายัง ชั้น L ( n =3 ไป n=2)

เส้นสีน้ำทะเล เกิดจากอิเล็กตรอนเปลี่ยนจากชั้น N มายัง ชั้น L ( n =4 ไป n=2)

เส้นสีน้ำเงิน เกิดจากอิเล็กตรอนเปลี่ยนจากชั้น O มายัง ชั้น L ( n =5 ไป n=2)

ดังนั้น ถ้าอิเล็กตรอนของไฮโดรเจนเปลี่ยนจากชั้น O มายังชั้น N

จะคายพลังงาน = (4.57 x 10^-19 - 4.08x10^-19) J

แนวคิดที่ 2 ใช้สมการของ Rydberge (ในกรณีที่โจทย์ไม่กำหนด พลังงานของเส้นสเปกตรัมให้)

1/l = R [ (1/n_f²) -(1/n_i²)]

= 1.1x10⁵cm^-1 [ (1/4²) - (1/5²)]

= 2475 cm^-1

= 2.5 ´ 10³ cm^-1

l = 1/2.5 x 10³ cm

= 0.0004 cm

= 0.0004x10^-2 m x 10⁹x10^-9 = 4000 nm

. E = h c/l

= 6.626 x10^-34 Js x 3.0x10⁸ m s^-1

4000 x10^-9 m

= 0.0049695 x10^-17J = 5.0 x10^-20 J

5.2 จงเขียนเลขควอนตัมทั้งหมดของอิเล็กตรอนในอะตอมของไฮโดรเจน

ตอบ n = 0 l = 0 m_l = 0 m_s = +1/2 หรือ -1/2

แนวคิด เลขควันตัม มีทั้งหมด 4 ตัวคื อ n , l , m_l และ m_s ต้องตอบให้ครบ

ไฮโดรเจนมีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียว (ข้อนี้ง่าย-ถ้าธาตุอื่น ต้องบอกทีละอิเล็กตรอน )

5.3 จงบอกความแตกต่างของออบิทัลของอิเล็กตรอนตัวที่ 2 และ ตัวที่ 3 ของ ลิเทียม

ตอบ ออบิทัลของอิเล็กตรอนตัวที่ 2 คือ 1s มีรูปร่างเป็นทรงกลม

ส่วนออบิทัลของอิเล็กตรอนตัวที่ 3 คือ 2s มีรูปร่างเป็นทรงกลม เหมือนกัน

แต่ พลังงานไม่เท่ากัน คือ 2s มีพลังงานมากกว่า 1s

5.4 จงเขียนเลขควันตัมทั้งหมด ของเวเลนซ์อิเล็กตรอนของสังกะสี

ตอบ n = 5 l = 0 m_l = 0 m_s = +1/2 และ

n = 5 l = 0 m_l = 0 m_s = -1/2

แนวคิด การจัดเรียงอิเล็กตรอนของ Zn เป็น Zn [Ar] 3d¹⁰ 2s²

Zn มีเวเลนซ์อิเล็กอิเล็กตรอน 2

(การตอบ ต้องตอบให้ครบทุกอิเล็กตรอน)