อนุภาคมูลฐาน เลขมวล เลขอะตอม และสัญลักษณ์นิวเคลียร์

อนุภาคมูลฐาน เลขมวล เลขอะตอม และสัญลักษณ์นิวเคลียร์

1) อนุภาคมูลฐาน ประกอบด้วย อนุภาค 3 ชนิด นั้นก็คือ โปรตอน นิวตรอน และ อิเล็กตรอน    มีสมบัติดังตาราง     2) เลขอะตอม เลขมวล สัญลักษณ์นิวเคลียร์   2.1 สัญลักษณ์นิวเคลียร์ คือ สัญลักษณ์ของธาตุที่เขียนแสดงรายละเอียดเกี่ยวกับอนุภาคมูลฐานของอะตอม   2.2 เลขอะตอม (Z) แสดงจำนวนโปรตอนของธาตุ ซึ่งไม่ซ้ำกับธาตุอื่น     เลขอะตอม = โปรตอน = อิเล็กตรอน   2.3 เลขมวล (A) คือ ผลรวมของจำนวนโปรตอน กับ นิวตรอน     เลขมวล (A) =  p + n     3) ไอโซโทป ไอโซอิเล็กทรอนิก ไอโซโทน ไอโซบาร์   3.1 ไอโซโทป (Isotope) คือ อะตอมของธาตุเดียวกัน มีเลขอะตอม(โปรตอน) เท่ากัน     แต่มีเลขมวลต่างกัน(นิวตรอนต่างกัน) หรือ มีตัวเลขตัวบนต่างกัน แต่เลขตัวล่างเหมือนกัน     เช่น 166C , 136C , 146C        การหามวลอะตอมเฉลี่ยนของธาตุที่มีหลายไอโซโทป 1. ใช้เครื่องมือแมสสเปกโทรมิเตอร์ (Mass Spectrometer) หรือ แมสสเปกโทรกราฟ    (Mass Spectorgraph) 2. หามวลอะตอมเฉลี่ยจากสูตร         มวลอะตอมเฉลี่ย = (% ในธรรมชาติ x เลขมวลหรือมวลไอโซโทป) / 100       มวลอะตอมเฉลี่ย = (จำนวนส่วน x เลขมวลหรือมวลไอโซโทป) / ผลบวกของจำนวนส่วนทั้งหมด     Ex1) ธาตุ X มี 3 ไอโซโทป คือ 20X มี 40%  20.5X มี 25% ที่เหลือ เป็น 21X มวลอะตอม      เฉลี่ยของ X เป็นเท่าใด   วิธีคิด  ธาตุ 21X มีปริมาณ = 100 - 40 -25 = 35%       จากสูตร          มวลอะตอมเฉลี่ย = (% ในธรรมชาติ x เลขมวลหรือมวลไอโซโทป) / 100                       =(40x20) + (25x20.5) + (35x21) / 100                         = 800 + 512.5 + 735 / 100                       = 2047.5/100                       = 20.475           ดังนั้น มวลอะตอมเฉลี่ยของธาตุ X = 20.475     Ex2) ธาตุ A มี 2 ไอโซโทป คือ 28A มี 3 ส่วน และ 28.5A มี 2 ส่วน มวลอะตอม      เฉลี่ยของ A เป็นเท่าใด วิธีคิด จากสูตร    มวลอะตอมเฉลี่ย = (จำนวนส่วน x เลขมวลหรือมวลไอโซโทป) / ผลบวกของจำนวนส่วนทั้งหมด                 = (3x28) + (2x28.5)/(3+2)                 = 84-57/5               = 28.2   ดังนั้น มวลอะตอมเฉลี่ยของธาตุ A = 28.2       3.2 ไอโซอิเล็กทรอนิก (Isoelectronic) หมายถึง ธาตุหรือไออนของธาตุที่มีจำนวนอิเล็กตรอน     เท่ากัน เช่น S2- กับ Ar มีอิเล็กตรอนเท่ากับ 18   3.3 ไอโซโทน (Isotone) หมายถึง อะตอมของธาตุต่างชนิดกันมีนิวตรอนเท่ากัน แต่มีเลขอะตอม     และเลขมวลต่างกัน คือ มีผลต่างของเลขมวลกับเลขอะตอม (เลขตัวบน - เลขตัวล่าง) เท่ากัน     เช่น 136C กับ 147N       ธาตุ C มี นิวตรอน = เลขมวล - เลขอะตอม = 13 - 6 = 7     ธาตุ N มี นิวตรอน = เลขมวล - เลขอะตอม = 14 - 7 = 7   3.4 ไอโซบาร์ (Isobar) หมายถึง อะตอมของธาตุต่างชนิดกันมีเลขมวลเท่ากัน แต่เลขอะตอมต่างกัน     (เลขตัวบนเท่ากัน แต่เลขตัวล่างต่างกัน เช่น 146C กับ 147N)

แบบทดสอบ อนุภาคมูลฐานของอะตอม เลขอะตอม เลขมวล และไอโซโทป

แบบทดสอบ อนุภาคมูลฐานของอะตอม เลขอะตอม เลขมวล และไอโซโทป คำชี้แจง ให้นักเรียนเลือกคำตอบที่ถูกต้องที่สุด ข้อสอบแต่ละข้อสามารถคลิกคำตอบได้เพียง 1 ครั้งเท่านั้น 1.  ข้อใดกล่าวไม่ถูกต้อง ก.  จำนวนโปรตอนเรียกว่าเลขอะตอม ข.  ผลรวมของโปรตอนและนิวตรอนเรียกว่าเลขมวล ค.  อะตอมของธาตุต่างชนิดกันจะมีเลขมวลเท่ากันได้เรียกว่า ไอโซโทป ง.  อะตอมของธาตุชนิดหนึ่งจะมีโปรตอนเฉพาะตัวไม่ซ้ำกับธาตุอื่น ๆ   2. ข้อใดเขียนสัญลักษณ์นิวเคลียร์ได้ถูกต้อง ก.   ข.   ค.   ง.     3. จากสัญลักษณ์นิวเคลียร์ของธาตุ    ข้อใดถูกต้อง ก.  p=13  ,  e=13  ,  n=13 ข.  p=14  ,  e=14  ,  n=13 ค.  P=13  ,  e=13  ,  n=14 ง.  P=14  ,  e=14  ,  n=13   4. ธุาตุ X  มี 80  อิเล็กตรอนและ 130  นิวตรอน  ข้อใดเขียนสัญลักษณ์นิวเคลียร์ถูกต้อง ก.   ข.   ค.   ง.      5. ข้อใดคือไอโซโทปของไฮโดรเจน ก.  โปรเทียม  ,  ดิวทีเรียม  ,  ไตรเลียม ข.  โปรเทียม  ,  ดิวทีเรียม  ,  ทริเทียม ค.  โปรเทียม  ,  ดิวเรียม  ,  ไตรเลียม ง.  ดิวทีเรียม  ,  ทริเทียม  ,  ไทเทเนียม   6. ข้อใดคือไอโซโทป ก.  ธาตุชนิดเดียวกันมีนิวตรอนต่างกัน ข.  ธาตุต่างชนิดมีนิวตรอนเท่ากัน ค.  ธาตุต่างชนิดมีเลขมวลเท่ากัน ง.  ธาตุชนิดเดียวกันมีเลขมวลเท่ากัน   7. สิ่งใดแสดงว่าธาตุหนึ่งแตกต่างจากธาตุหนึ่ง ก.  จำนวนนิวตรอน ข.  จำนวนนิวเคลียส ค.  จำนวนอิเล็กตรอน ง.  จำนวนโปรตอน   8. จาก  2+  ข้อใดถูกต้อง ก.  p 10  ,  n 12  ,  e 12 ข.  p 12  ,  n 12  ,  e 12 ค.  p 12  ,  n 12  ,  e 10 ง.  p 10  ,  n 10  ,  e 12   9. ข้อใดคือไอโซโทน ก.    ,   ข.    ,   ค.    ,   ง.    ,     10. ข้อใดคือไอโซบาร์ ก.    ,   ข.    ,   ค.    ,   ง.   ,

กฎของฮับเบิล ( Hubble law )

กฏของฮับเบิ้ล (The Hubble Law)

            ในปี ค.ศ. 1920 นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกันชื่อ เอ็ดวิน ฮับเบิ้ล (Edwin Hubble, 1889-1953) ได้ค้นพบความรู้เรื่องขิงเอกภพที่มีความสำคัญมากที่สุดอันหนึ่งนั่นคือ เขาได้ค้นพบว่าเอกภพกำลังขยายตัวอยู่ในปัจจุบัน จากการที่นักดาราศาสตร์ต่างๆได้ทำการสังเกตการณ์กาแลกซีต่างๆจำนวนมากและพบว่ากาแลกซีต่างๆนั้นจะเกิดปรากฏการณ์การเลื่อนทางแดง (redshift) ของเส้นเสปกตรัมแบบดูดกลืนที่พบเสมอ ฮับเบิ้ลได้สนใจข้อมูลการเลื่อนทางแดงของกาแลกซีต่างๆนี้และเขาได้ใช้ความสัมพันธ์ของปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ (Doppler’s effect) 

ในการหาอัตราเร็วในการเคลื่อนที่ถอยห่างของกาแลกซีต่างๆนั้นออกจากโลก (radial velocity) นอกจากนั้นเขาได้ทำการคำนวณหาระยะห่าง (distance) ระหว่างโลกกับกาแลกซีต่างๆโดยใช้หลักเกณฑ์ของการลดลงของความสว่างของดาวฤกษ์มาตรฐานเมื่อระยะห่างเพิ่มมากขึ้น ในที่สุดเขาได้พล็อตกราฟที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างอัตราเร็วของการแลกซีในการเคลื่อนที่ถอยห่างออกจากผู้สังเกตนี้ในหน่วยของ กิโลเมตรต่อวินาที (km/s) กับระยะห่างระหว่างผู้สังเกตกับกาแลกซีนั้นในหน่วยของ เมกะพาร์เซก (Mpc) ความสัมพันธ์ของข้อมูลในกราฟดังกล่าวมีลักษณะเป็นเส้นตรงซึ่งมีความหมายว่าอัตราเร็วในการเคลื่อนที่ออกห่างจากผู้สังเกต (v) แปรผันโดยตรงกับระยะห่างจากกาแลกซีนั้น (D) ซึ่งความสัมพันธ์นี้เองที่ทำให้ฮับเบิ้ลได้สรุปว่าในปัจจุบันนี้เอกภพกำลังขยายตัวออก ซึ่งเรารู้จักความสันพันธ์นี้กันป็นอย่างดีในชื่อของ “กฏของฮับเบิ้ล (Hubble Law)”

V = H₀ x D

   ค่า H0 คือ ค่าคงที่ของฮับเบิ้ลมีหน่วยเป็น กิโลเมตรต่อวินาทีต่อเมกะพาร์เซก (km s-1 /Mpc   ) ซึ่งในปัจจุบันค่าคงที่ของฮับเบิ้ลมีค่า 75 km s-1 /Mpc    ซึ่งมีความหมายว่าทุกๆอณูของเอกภพกำลังขยายตัวออกด้วยอัตราเร็วเฉลี่ย 75 km/s ในทุกๆระยะห่าง 1 Mpc จากผู้สังเกต

              ข้อมูลที่แสดงอยู่ด้านล่างคือข้อมูลจริงจากรายงานทางวิชาการของเอ็ดวิน ฮับเบิ้ลที่เผยแพร่ในปี ค.ศ. 1929 ซึ่งข้อมูลเหล่านี้ได้แสดงการแปรผันโดยตรง หรือความสัมพันธ์ที่มีกราฟเป็นเส้นตรง (ดังแสดงในกราฟด้านล่าง) ฮับเบิ้ลได้ใช้ความสัมพันธ์นี้เพื่อแสดงว่าเอกภพกำลังขยายตัวออกในปัจจุบัน (Hubble, Edwin, "A Relation between Distance and Radial Velocity among Extra-Galactic Nebulae", Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, Volume 15, Issue 3, pp. 168-173, 1929)