แบบฝึกหัดโครงสร้างอะตอม

1.   จงหาความถี่ของแสง IR ที่มีความยาวคลื่น 1.25 x 103 nm (เฉลย)

2.   จงเปลี่ยน 8.6 x 1013 เป็นหน่วยนาโนเมตร และ 566 nm ไปเป็น hertz (เฉลย)

3.   จงหาความถี่ของแสงที่มีความยาวคลื่นเท่ากับ 456 nm (เฉลย)

4.   จงหาความยาวคลื่นในหน่วยนาโนเมตรของคลื่นวิทยุที่ความถี่ 2.20 x 109 Hz (เฉลย)

5.   โฟตอนมีความยาวคลื่น 624 นาโนเมตร ให้คำนวณหาพลังงานของโฟตอนในหน่วย J (เฉลย)

6.   จงคำนวณหาช่วงความยาวคลื่นในหน่วยนาโนเมตรที่ตรงกับแสงที่เรามองเห็นได้ซึ่งมีความถี่ 4.0 x 1014 ถึง 7.5 x 1014 Hz (เฉลย)

7.   จงคำนวณหาความยาวคลื่นของโฟตอนที่คายออกมาจากอะตอมไฮโดรเจนเมื่ออิเล็กตรอนกระโดดจาก n = 5 ไปยัง n = 3 (เฉลย)

8.   ในอนุกรม Balmer เส้นที่หนึ่งจะให้คลื่นที่มีความยาวคลื่น 656.3 nm ให้คำนวณหาพลังงานแตกต่างระหว่างระดับพลังงานทั้งสอง (เฉลย)

9.   คำนวณหาความถี่และความยาวคลื่นของโฟตอนที่คายออกมาเมื่ออิเล็กตรอนของอะตอมไฮโดรเจนเกิดการเคลื่อนย้ายจาก n=4 ไปยัง n =2 (เฉลย)

10. จากสมการคลื่นได้ค่าเป็นชุดของฟังก์ชันคลื่นอะไรบ้างจงอธิบาย (เฉลย)

11.จงหาจำนวน orbital รวมทั้งหมดเมื่อเลขควอนตัมหลักมีค่าเท่ากับ 3 (เฉลย)

12.จำนวนอิเล็กตรอนสูงสุดที่จะมีได้เมื่อ n = 3 (เฉลย)

13.จงหาว่า n, l และ ml มีอะไรบ้างเมื่อsubshell เป็น   4d (เฉลย)

14.จงเขียนเลขควอนตัมทั้ง 4 ของอิเล็กตรอนทั้งหมดใน orbital  3p (เฉลย)

15.ให้เขียนเลขควอนตัมทั้ง 4 ของอิเล็กตรอนทั้ง 8 ของอะตอมออกซิเจน (แนะนำ: ต้องเรียงตามลำดับพลังงานของ subshell ก่อน) (เฉลย)

16.เมื่อมีการเติมประจุเข้าไปใน orbital ดังนี้ 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p3 จงทำนายว่าอะตอมนี้คือธาตุอะไร และให้เขียนเลขควอนตัมทั้ง4 ของอิเล็กตรอนใน 3s (เฉลย)

17.ให้เขียนการจัดเรียงอิเล็กตรอนของ S และ Hg (อะตอมทั้งสองเป็น diamagnetic) และของไอออน Mg 2+ (เฉลย)

18..ให้เขียนรูปร่างของ s, p, d orbital (เฉลย)

19.จงแยกว่าธาตุต่อไปนี้ เป็น diamagnetic หรือ paramagnetic ; Cl, Ar, Xe, In, Sr, B, C (เฉลย)

20.  orbital 1s, 2s, 3s ต่างกันอย่างไร (เฉลย)

21.ธาตุในหมู่ที่ 3 มีการจัดเรียงอิเล็กตรอนวงนอกเป็นอย่างไรให้ยกตัวอย่าง (เฉลย)

22.การที่บอกว่าธาตุนั้นอยู่คาบที่ 4 แสดงถึงอะไร (เฉลย)

                                                                                                                    ครูชัยวัฒน์       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

เฉลยแบบฝึกหัดโครงสร้างอะตอม

1. จงหาความถี่ของแสง IR ที่มีความยาวคลื่น 1.25 x 103 nm

    วิธีทำ จากสมการ

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

2. จงเปลี่ยน 8.6 x 1013 เป็นหน่วยนาโนเมตร และ 566 nm ไปเป็น hertz

        

 

 

 

 

 

 

 

3. จงหาความถี่ของแสงที่มีความยาวคลื่นเท่ากับ 456 nm

     

 

 

 

 

 

 

 

 

4. จงหาความยาวคลื่นในหน่วยนาโนเมตรของคลื่นวิทยุที่ความถี่ 2.20 x 109 Hz

     

     

     

     

     

     

     

     

     

5. โฟตอนมีความยาวคลื่น 624 นาโนเมตร ให้คำนวณหาพลังงานของโฟตอนในหน่วย J

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

6.  จงคำนวณหาช่วงความยาวคลื่นในหน่วยนาโนเมตรที่ตรงกับแสงที่เรามองเห็นได้ซึ่งมีความถี่  

      4.0 x  1014 ถึง 7.5 x 1014 Hz

     ดังนั้นช่วงความยาวคลื่นคือ 400-750 nm

     

     

     

     

     

 

7. จงคำนวณหาความยาวคลื่นของโฟตอนที่คายออกมาจากอะตอมไฮโดรเจนเมื่ออิเล็กตรอนกระโดดจาก

      n = 5 ไปยัง n = 3

     

     

     

     

     

     

8. ในอนุกรม Balmer เส้นที่หนึ่งจะให้คลื่นที่มีความยาวคลื่น 656.3 nm ให้คำนวณหาพลังงานแตกต่างระหว่างระดับพลังงานทั้งสอง

     

     

     

 

 

 

 

 

9.คำนวณหาความถี่และความยาวคลื่นของโฟตอนที่คายออกมาเมื่ออิเล็กตรอนของอะตอมไฮโดรเจน

    เกิดการเคลื่อนย้ายจาก n=4 ไปยัง n =2

      

 

 

 

 

 

 

 

10. จากสมการคลื่นได้ค่าเป็นชุดของฟังก์ชันคลื่นอะไรบ้างจงอธิบาย

เฉลย จากสมการคลื่นได้ชุดฟังก์ชันอยู่ 3 ค่าคือ

    1. เลขควอนตัมหลัก (n)
    2. เลขควอนตัมโมเมนตัมเชิงมุม (l )
    3. เลขควอนตัมแม่เหล็ก (ml )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11. จงหาจำนวน orbital รวมทั้งหมดเมื่อเลขควอนตัมหลักมีค่าเท่ากับ 3

    เฉลย เลขควอนตัมหลักมีค่าเท่ากับ 3 คือ n = 3

    n

    l

    ml

    จำนวน orbital

    3

    0

    0

    1

    1

    -1 0 +1

    3

    2

    -2 -1 0 +1 +2

    5

    รวม 9 orbital

     

 

 

 

 

 

 

12. จำนวนอิเล็กตรอนสูงสุดที่จะมีได้เมื่อ n = 3

    เฉลย จากข้อ 11 เมื่อ n = 3 จะได้ว่ามี orbital ทั้งหมด 9 orbital ดังนั้นจะมีจำนวนอิเล็กตรอนสูงสุด 9 x 2 = 18 อิเล็กตรอน

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13. จงหาว่า n, l และ ml มีอะไรบ้างเมื่อ subshell เป็น 4d

    เฉลย  subshell เป็น 4d หมายความว่า n = 4, l = 2

    n l

    ml

    4 2

    -2 -1 0 +1 +2

 

 

 

 

 

 

 

14. จงเขียนเลขควอนตัมทั้ง 4 ของอิเล็กตรอนทั้งหมดใน orbital 3p

    เฉลย subshell เป็น 3p หมายความว่า n = 3, l = 1

    n

    l

    ml

    จำนวน orbital

    3

    1

    -1 0 +1

    3

    ดังนั้นมีจำนวนอิเล็กตรอนทั้งหมด 3 x 2 = 6 อิเล็กตรอน

    เลขควอนตัมทั้ง 4 ของทั้ง 6 อิเล็กตรอน เป็นดังต่อไปนี้

    E ตัวที่

    n

    l

    Ml

    ms

    1

    3

    1

    -1

    +1/2

    2

    3

    1

    0

    +1/2

    3

    3

    1

    +1

    +1/2

    4

    3

    1

    -1

    -1/2

    5

    3

    1

    0

    -1/2

    6

    3

    1

    +1

    -1/2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15. ให้เขียนเลขควอนตัมทั้ง 4 ของอิเล็กตรอนทั้ง 8 ของอะตอมออกซิเจน (แนะนำ: ต้องเรียงตามลำดับพลังงานของ subshell ก่อน)

    เฉลย อิเล็กตรอนของออกซิเจนมีการจัดเรียงอิเล็กตรอนดังต่อไปนี้ คือ 1s2, 2s2, 2p4

    E ตัวที่

    n

    l

    Ml

    ms

    1

    1

    0

    0

    +1/2

    2

    1

    0

    0

    -1/2

    3

    2

    0

    0

    +1/2

    4

    2

    0

    0

    -1/2

    5

    2

    1

    -1

    +1/2

    6

    2

    1

    0

    +1/2

    7

    2

    1

    +1

    +1/2

     8

    2

    1

    -1

    -1/2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16. เมื่อมีการเติมประจุเข้าไปใน orbital ดังนี้ 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p3 จงทำนายว่าอะตอมนี้คือธาตุอะไร และให้เขียนเลขควอนตัมทั้ง 4 ของอิเล็กตรอนใน 3s

    เฉลย จากการจัดเรียงของอิเล็กตรอนทำให้ทราบว่าตำแหน่งของอะตอมนี้ในตารางธาตุคือ คาบที่ 3 (มาจาก 3p3)หมู่ที่ 5 (มาจาก 3s2, 3p3 จำนวนอิเล็กตรอนวงนอกทั้งหมด)

    อิเล็กตรอนใน 3s นั้นคือ หมายความว่า n = 3, l = 0

    n

    l

    ml

    จำนวน orbital

    3

    0

    0

    1

    ดังนั้นมีจำนวนอิเล็กตรอนทั้งหมด 1 x 2 = 2 อิเล็กตรอน

    เลขควอนตัมทั้ง 4 ของทั้ง 2 อิเล็กตรอน เป็นดังต่อไปนี้

     

    E ตัวที่

    n

    l

    Ml

    ms

    1

    3

    0

    0

    +1/2

    2

    3

    0

    0

    -1/2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17. ให้เขียนการจัดเรียงอิเล็กตรอนของ S และ Hg (อะตอมทั้งสองเป็น diamagnetic) และของไอออน

        Mg 2+

 16S 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p4

80Hg 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d10, 4p6,   5s2, 4d10, 5p6, 6s2, 4f14, 5d10

12Mg2+ 1s2, 2s2, 2p6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18. ให้เขียนรูปร่างของ s, p, d orbital

    เฉลย

     

     

     

     

     

     

19. จงแยกว่าธาตุต่อไปนี้ เป็น diamagnetic หรือ paramagnetic ; Cl, Ar, Xe, In, Sr, B, C

    เฉลย

    In [Kr] 5s2 4d10 5p1 paramagnetic

    Sr [Kr] 5s2 diamagnetic

    B [He] 2s2 2p1 paramagnetic

    C [He] 2s2 2p2 paramagnetic

     

 

 

 

 

 

 

20. orbital 1s, 2s, 3s ต่างกันอย่างไร

    เฉลย ทั้ง 3 orbital ต่างกันที่เลขควอนตัมหลัก และขนาด โดยที่ 1s จะมีขนาดเล็กที่สุด และ 3s มีขนาดใหญ่สุด

     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21. ธาตุในหมู่ที่ 3 มีการจัดเรียงอิเล็กตรอนวงนอกเป็นอย่างไรให้ยกตัวอย่าง

    เฉลย ธาตุในหมู่ 3 จะมีอิเล็กตรอนในวงนอกทั้งหมดเป็น 3

    เช่น B [He] 2s2 2p1 Al [Ne] 3s2 3p1

     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22. การที่บอกว่าธาตุนั้นอยู่คาบที่ 4 แสดงถึงอะไร

    เฉลย แสดงว่าธาตุนั้นมีอิเล็กตรอนวงนอกอยู่ที่ระดับพลังงานหลักที่ 4 (n = 4)

    เช่น K [Ar] 4s1 Ca [Ar] 4s2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23. ให้อธิบายว่าทำไมอะตอมของ P จึงใหญ่กว่าของ S แต่เล็กกว่าอะตอมของ As

    เฉลย การจัดเรียงตัวอิเล็กตรอนของอะตอมทั้ง 3 เป็นดังนี้คือ

    P [Ne] 3s2 3p3 S [Ne] 3s2 3p4 As [Ar] 4s2 3d10 4p3

    จากการจัดตัวของอิเล็กตรอนจะเห็นว่า As จะมีขนาดใหญ่ที่สุดเพราะอิเล็กตรอนวงนอกอยู่ที่ระดับพลังงานชั้นที่ 4 ส่วน P และ S อิเล็กตรอนวงนอกอยู่ที่ระดับพลังงานชั้นที่ 3 เหมือนกันแต่ S มีขนาดเล็กกว่าเพราะมีจำนวนอิเล็กตรอนมากกว่าทำให้เกิดแรงดึงดูดระหว่างอิเล็กตรอนวงนอกกับนิวเคลียสได้ดีกว่า

 

 

 

 

 

 

 

 

24. ให้อธิบายว่าทำไมธาตุทรานซิชันจึงเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยเมื่อหมู่และคาบเพิ่มขึ้น

    เฉลย เพราะอิเล็กตรอนตัวหลังที่เติมเข้าไปของธาตุทรานซิชันจะเข้าไปอยู่ใน d orbital ซึ่งจะไม่ใช่ orbital วงนอกสุด ทำให้แรงดึงดูดระหว่างอิเล็กตรอนวงนอกกับนิวเคลียสเกิดไม่ดี ขนาดจึงไม่เล็กลงเมื่อหมู่เพิ่มขึ้น ส่วนเมื่อคาบเพิ่มขึ้นอิเล็กตรอนที่เพิ่มขึ้นก็จะอยู่ใน f orbital ซึ่งอยู่ที่ชั้นในอีกเหมือนกันแต่ว่าจะบดบังแรงดึงดูดระหว่างอิเล็กตรอนวงนอกกับนิวเคลียสได้ไม่ดี (เกิดแรงดึงดูดมากขึ้น) ขนาดอะตอมจึงไม่เพิ่มมากนักเมื่อคาบเพิ่มขึ้น เรียกปรากฏการณ์นี้ว่า lanthanide contraction

 

 

 

 

 

 

 

 

25. พลังงาน EI ลำดับที่1 ของ He และ Li ต่างกันมาก ให้ทำนายว่า EI ลำดับที่หนึ่งของอะตอมใดสูงกว่าและอธิบายว่าทำไมถึงเป็นเช่นนั้น

    เฉลย He จะมีค่า EI มากกว่า Li เพราะว่ามีจำนวนอิเล็กตรอนครบคู่ใน orbital ทำให้ต้องใช้พลังงานมากในการที่จะดึงอิเล็กตรอนออกจากอะตอม ซึ่งตรงข้ามกับ Li ที่มีอิเล็กตรอนวงนอกอยู่ที่ s orbital แค่ 1 ตัว ทำให้อิเล็กตรอนตัวนั้นหลุดออกไปได้ง่าย ดังนั้นค่า EI จึงน้อยกว่า

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26. จงอธิบายว่าทำไม ค่า EA ลำดับที่ 1 เป็นลบ แต่ EA ลำดับที่สองเป็น บวก

เฉลย ค่า EA เป็นพลังงานที่คายออกมา (E เป็น ลบ) เมื่อใส่อิเล็กตรอนเข้าไปในอะตอมที่เป็นกลางที่มีอิเล็กตรอนไม่เต็มใน orbital เมื่อใส่อิเล็กตรอนตัวแรก (EI ลำดับที่ 1) เข้าไปแล้วก็จะได้ ไอออนลบเกิดขึ้น ดังนั้น EI ลำดับที่ 2 จะเป็นการใส่อิเล็กตรอนเข้าไปในไอออนลบ ซึ่งเกิดได้ยากจึงต้องมีการใช้พลังงานจากภายนอกมาช่วย (E จึงเป็นบวก)