mPEC Forum

ถามโจทย์ปัญหา => ถามโจทย์ปัญหาฟิสิกส์อื่นๆ => Topic started by: Helios on June 16, 2009, 10:27:48 PM



Title: อิเล็คตรอนมันบังแรงได้ด้วยเปล่่าครับ
Post by: Helios on June 16, 2009, 10:27:48 PM
...คือผมเรียนเคมีเรื่องโครงสร้างอะตอม ตอนผมไปเรียนพิเศษเคมีชื่อดังแห่งหนึ่งเค้าบอกว่า อิเล็คตรอนที่อยู่ไกลนิวเคลียส ที่ระดับชั้น n=2 มีค่า IE ต่ำกว่าที่ อิเล็คตรอนที่ชั้นระดับพลังงาน n=1เพราะว่า มีอิเล็คตรอนที่อยู่ระดับชั้นที่ 1 มันบังแรงดึงดูด .....ผมจึงอยากทราบว่ามันบังแรงกันยังไงอ่าครับ ใครทราบความหมายช่วยชี้แนะด้วย ขอบคุณครับ


Title: Re: อิเล็คตรอนมันบังแรงได้ด้วยเปล่่าครับ
Post by: AYB on June 17, 2009, 10:25:50 PM
ไม่ใช่ว่า มันอยู่ห่างจากอิเล็กตรอนมากกว่า แรงดึงดูดโดยนิวเคลียสก็เลยน้อยลงหรอครับ (มันเป็นแรงไฟฟ้า)


Title: Re: อิเล็คตรอนมันบังแรงได้ด้วยเปล่่าครับ
Post by: Helios on June 17, 2009, 10:50:59 PM
นั่นสิครับผมก็ งงๆ เห็นอาจารย์เค้าบอกว่ามันบังแรงกันได้


Title: Re: อิเล็คตรอนมันบังแรงได้ด้วยเปล่่าครับ
Post by: Great on June 17, 2009, 11:52:40 PM
บังยังไงหว่า  :idiot2: คือถ้าบอกว่าอิเล็กตรอนในชั้นระดับพลังงานที่1กับ2ผลักกันยังฟังพอเข้าใจได้

ทีนี้ Ionization Energy ก็คือพลังงานต่ำที่สุดที่ต้องใช้ในการดึงอิเล็กตรอนตัวที่ต้องการออกจากชั้นระดับพลังงานที่มันอยู่ พลังงานที่ว่านี้มีขนาดเท่ากับพลังงานรวมในการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน (ความจริงคือค่าลบของพลังงานรวมของอิเล็กตรอนซึ่งมีค่าติดลบ IEจึงมีค่าเป็นบวก) ในแบบจำลองคลาสสิก ก็คือพลังงานศักย์ไฟฟ้าสุทธิรวมกับพลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนตัวที่สนใจ เราก็ลองคิดพลังงานศักย์สุทธิของอิเล็กตรอนโดยใช้กฎของคูลอมบ์ธรรมดา ถามว่าอิเล็กตรอนตัวอื่นๆมีผลไหม ก็คงมี เพราะสมมติพิจารณาอะตอมโซเดียม(2,8,1) หลังจากอิเล็กตรอนที่ระดับชั้นพลังงานที่3ถูกดึงออกไป(กลายเป็นNa+) ทีนี้ก็เหลือระดับที่2 ซึ่งมีอิเล็กตรอน8ตัว การดึงตัวที่8,7,6,.... แต่ละตัวนั้น ใช้พลังงานไม่เท่ากัน (ตามตำราเคมีทั่วไป) เลยอาจสมมติฐานว่า เป็นเพราะพลังงานศักย์ของแต่ละตัว"ขณะถูกดึง(ไอออไนส์)"มีค่าไม่เท่ากัน (ความจริงพลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนตัวที่ถูกดึงในการดึงแต่ละครั้งคงจะเปลี่ยนด้วย แต่เปลี่ยนเท่าไหร่ผมไม่แน่ใจเหมือนกัน)

ทีนี้ทำไม IE ของระดับพลังงานที่2จึงต่ำกว่าของระดับพลังงานที่1 มองง่ายๆเลยก็คือพลังงานศักย์ที่แต่ละระดับพลังงานไม่เท่ากันเพราะระยะห่างจากนิวเคลียส(ประจุบวก) ไม่เท่ากันอย่างที่ AYB บอก และยิ่งนิวเคลียสมีจำนวนโปรตอนมาก, พลังงานศักย์ระหว่างอิเล็กตรอนด้วยกันเองก็สามารถละเลยได้ ดังนั้น เหตุผลหลักที่ว่าทำไมIEของระดับพลังงานอันดับสูงกว่าจึงมีค่าต่ำกว่า(ไม่ได้เปรียบเทียบในระดับพลังงานเดียวกันอย่างย่อหน้าแรก อย่าสับสนนะครับ) จึงมีสาเหตุมาจากพลังงานศักย์ระหว่างนิวเคลียสกับตัวอิเล็กตรอน ไม่ใช่พลังงานศักย์ระหว่างอิเล็กตรอนที่ระดับชั้นพลังงานต่างกัน

ความจริงแต่ละระดับพลังงาน พลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนไม่เท่ากันด้วย พิจารณาง่ายๆจากกฎของนิวตัน, แรงคูลอมบ์เป็นแรงสู่ศูนย์กลาง การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนเป็นวงกลม(แบบจำลองคลาสสิก)
\dfrac{kQe}{r^2} = m\dfrac{v^2}{r}
พบว่า v^2 \propto \dfrac{1}{r}
นั่นคือ ถ้าระยะห่างจากนิวเคลียสมากเท่าไร พลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนก็จะน้อยลงไปอีก เช่นเดียวกับ"ขนาด"ของพลังงานศักย์ นั่นคือ"ขนาด"ของพลังงานรวมของอิเล็กตรอนก็น้อยลงเมื่อระดับพลังงานอยู่ในชั้นสูงขึ้น IE ของระดับชั้นพลังงานอันดับสูงกว่า จึงมีค่าต่ำกว่าของระดับพลังงานอันดับต่ำกว่า  :coolsmiley:

ทีนี้อะไรบังกันผมเองก็ไม่ทราบเหมือนกันครับ ต้องไปถามคนอื่นแล้ว  :laugh: