2.2 อนุภาคในอะตอมและไอโซโทป

 

2.2 อนุภาคในอะตอมและไอโซโทป

     จากการศึกษาเกี่ยวกับโครงสร้างของอะตอม โดยมีข้อมูลต่างๆ 
จากการทดลองมาสนับสนุน สรุปได้ว่า อะตอมของธาตุต่างๆ 
จะประกอบด้วยอิเล็กตรอน โปรตอนและนิวตรอน 
(ยกเว้นอะตอมของธาตุไฮโดรเจน ที่ไม่มีนิวตรอน) ซึ่งมีจำนวนแตกต่างกันไป 
เลขที่แสดงจ้านวนโปรตอนในนิวเคลียสของอะตอม เรียกว่าเลขอะตอม 
(atomic number, Z) เลขอะตอมจะเป็นค่าเฉพาะของธาตุ 
ธาตุชนิดเดียวกันจะมีเลขอะตอมเท่ากันเสมอ ซึ่งที่สภาวะปกติ

จะมีจำนวนโปรตอนและอิเล็กตรอนเท่ากัน ส่วนเลขที่แสดงจำนวนผลบวก

ของโปรตอนและจำนวนนิวตรอน เราเรียกว่า เลขมวล (mass number, A)

 ซึ่งในนิวเคลียสของอะตอม เลขมวลจะมีค่าใกล้เคียงกับเลขของอะตอม 

โดยผลต่างของเลขมวลกับเลขของอะตอมจะเท่ากับจำนวนนิวตรอน

โดยสามารถเขียนสัญลักษณ์นิวเคลียร์ได้ คือ

เลขอะตอม      คือ จำนวนโปรตอนในนิวเคลียสของแต่ละอะตอมของธาตุ 
ในอะตอมที่เป็นกลางจะมีจำนวนโปรตอนเท่ากับจ้านวนอิเล็กตรอน 
ดังนั้นเลขเชิงอะตอมจึงบอกจำนวนของอิเล็กตรอนของธาตุได้ด้วย 
เนื่องจากอะตอมของธาตุชนิดเดียวกันมีค่าเลขเชิงอะตอมเท่ากันเสมอ 
เลขเชิงอะตอมจึงป็นเอกลักษณ์ของธาตุชนิดเดียวกัน เช่น เลขเชิงอะตอม

ของฟอสฟอรัสเท่ากับ 15 นั้นคือทุกๆ อะตอมที่เป็นกลางของฟอสฟอรัส

จะมี 15 โปรตอน และมี 15 อิเล็กตรอน และกล่าวได้ว่าอะตอมใดๆ 

ในจักรวาลถ้ามี 15 โปรตอนแล้ว จะเรียกว่า “ฟอสฟอรัส” ทั้งสิ้น
เลขมวล     คือ ผลรวมของนิวตรอนและโปรตอนที่มีในนิวเคลียส

ของอะตอมของธาตุ 
นิวเคลียสในอะตอมอื่นๆ

ทั้งหมดจะมีทั้งโปรตอนและนิวตรอนอยู่ โดยทั่วไปแล้วเลขมวลหาได้ดังนี้

เลขมวล = จำนวนโปรตอน + จำนวนนิวตรอน
= เลขอะตอม + จำนวนนิวตรอนจำนวนนิวตรอนในอะตอม = เลขมวล – เลขอะตอม
     เช่น  2311Na ธาตุโซเดียม มีจำนวนโปรตอน (Z) = 11
มีจำนวนนิวตรอน  = A – Z = 23 – 11 = 12
มีจำนวนอิเล็กตรอน = 11 (เท่ากับจำนวนโปรตอน)
ไอโซโทป (isotope)
     หมายถึง อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันที่มีเลขอะตอม (Z) เท่ากัน 

แต่เลขมวล (A) ไม่เท่ากัน 

ตัวอย่างเช่น อะตอมของไฮโดรเจนมีเลขมวลสามชนิดโดยแตกต่างกันที่

จำนวนนิวตรอน ได้แก่

     ไฮโดรเจน (Hydrogen) มี 1 โปรตอนและไม่มีนิวตรอน มีสัญลักษณ์ 11H
     ดิวทีเรียม (Deuterium) มี 1 โปรตอนและมี 1 นิวตรอน มีสัญลักษณ์ 21H
     ทริเทียม (Tritium)        มี 1 โปรตอนและมี 2 นิวตรอน มีสัญลักษณ์ 31H
     สมบัติทางเคมีของธาตุถูกกำหนดโดยจำนวนโปรตอนและอิเล็กตรอนในอะตอม 

นิวตรอนไม่มีส่วนเกี่ยวข้องในการเปลี่ยนแปลงทางเคมีตามปกติ 

ดังนั้นไอโซโทปของธาตุเดียวกัน

จึงมีสมบัติทางเคมีเหมือนกันเกิดสารประกอบประเภทเดียวกันและ

มีความไวต่อปฏิกิริยาเคมีทำนอง
ไอโซโทน (isotone)
     หมายถึง อะตอมของธาตุต่างชนิดกันที่มีจำนวนนิวตรอนเท่ากัน 

แต่จำนวนโปรตอน เลขอะตอมและเลขมวลไม่เท่ากัน เช่น  3919K  

4020Ca 

มีนิวตรอนเท่ากัน คือ  20
ไอโซบาร์ (isobar)
     หมายถึง อะตอมของธาตุต่างชนิดกันที่มีเลขมวลเท่ากัน

แต่เลขอะตอมต่างกัน เช่น 146C  147N