โครงสร้างอะตอม

ดิโมคริตุส Democritus 460BC-370 BC Greek philosopher

ดิโมคริตุส (Demokritos) นักปราชญ์ชาวกรีก ดิโมคริตุส (Demokritos) อะตอม มาจากภาษากรีกว่า "atomos" ซึ่งแปลว่า "แบ่งแยกอีกไม่ได้" ภาพถ่ายของธาตุรีเนียมโดยกล้องจุลทรรศน์ สนามไอออนกำลังขยายประมาณ 750,000 เท่า (จุดสีขาวคืออะตอมของธาตุรีเนียม)

English chemist and physicist จอห์น ดอลตัน John Dalton (1766-1844) English chemist and physicist

John Dalton (ค.ศ.1766-1844) 1. สารต่างๆ ประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็ก เรียกว่า อะตอม ซึ่งแบ่งแยกอีกไม่ได้ และสร้างขึ้นหรือทำให้สูญหายไปไม่ได้ 2. อะตอมของธาตุชนิดเดียวกัน มีสมบัติเหมือนกันทุกประการทั้งกายภาพและเคมี แต่จะแตกต่างจากอะตอม ของธาตุอื่น ๆ      3. สารประกอบเกิดจากการรวมตัวของอะตอมของธาตุตั้งแต่ 2 ชนิดขึ้นไปและมีอัตราส่วนการรวมตัวเป็นตัวเลขอย่างง่าย และอะตอมของธาตุสองชนิดอาจรวมตัวกันด้วยอัตราส่วนต่างๆ กัน เกิดเป็นสารประกอบ ได้หลายชนิด เช่น CO2 , SO2, CH4,H2O2, C2H5OH

แบบจำลองอะตอมของดอลตัน “ อะตอมมีลักษณะเป็นทรงกลมตันที่มีขนาดเล็กที่สุดและไม่สามารถแบ่งแยกได้ และไม่สามารถสร้างขึ้นใหม่หรือทำให้สูญหายไปได้ ”

เซอร์ โจเซฟ จอห์น ทอมสัน ( Sir Joseph John Thomson) (1856 - 1940)English physicist

Joseph John Thomson (ค.ศ. 1856 – 1940) การนำไฟฟ้าของแก๊สในหลอดรังสีแคโทด ** ก๊าซนำไฟฟ้าได้เมื่ออยู่ในสภาวะที่มีความดันต่ำ และความต่างศักย์สูงมาก

ZnS ดัดแปลง เพิ่มขั้วไฟฟ้า ปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในหลอดรังสีแคโทด รังสีแคโทดเดินทางเป็นเส้นตรงจากขั้วแคโทดไปยังขั้วแอโนด ZnS (-) (+) ดัดแปลง เพิ่มขั้วไฟฟ้า รังสีแคโทดบี่ยงเบนเข้าหาขั้วบวกของสนามไฟฟ้า

ทอมสัน สรุปว่า “รังสีจากแคโทดประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุลบ” เรียกว่า อิเล็กตรอน (e) ทอมสันเปลี่ยนแก๊ส และเปลี่ยนโลหะ คำนวณหาอัตราส่วนประจุต่อมวล(e/m) ได้เท่าเดิมทุกครั้ง ซึ่งเท่ากับ 1.76 x 108 คูลอมบ์/กรัม

Eugen Goldstein (ค.ศ.1850 – 1930) ดัดแปลงหลอดรังสีแคโทด ทอมสัน

รังสีจากแอโนดเบนออกจากขั้วบวก เข้าหาขั้วลบ เรียกว่า โปรตอน (p) เพิ่มขั้วไฟฟ้า จากการทดลองของโกลด์สไตน สรุปได้ว่า   - รังสีบวกหรืออนุภาคบวกเกิดจากก๊าซที่บรรจุภายในหลอดรังสีแคโทดซึ่ง สามารถเบี่ยงเบนได้ทั้งในสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก รังสีบวกมีค่าอัตราส่วนประจุต่อมวลไม่คงที่ ขึ้นอยู่กับชนิดของก๊าซที่บรรจุ อยู่ภายในหลอดรังสีแคโทด รังสีจากแอโนดเบนออกจากขั้วบวก เข้าหาขั้วลบ เรียกว่า โปรตอน (p)

ทอมสัน อิเล็กตรอน โกลด์ชไตน์ โปรตอน

แบบจำลองอะตอมของทอมสัน “อะตอม เป็นทรงกลม ประกอบด้วยอนุภาคโปรตอนที่มีประจุบวกและอิเล็กตรอนที่มีประจุลบ กระจายอยู่อย่างสม่ำเสมอ ในอะตอมที่เป็นกลางทางไฟฟ้าจะมีจำนวนโปรตอนเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอน”

รอเบิร์ต แอนดรูส์ มิลลิแกน Robert Andrews Millikan (1868 - 1953) American physicist

Robert Andrews Millikan (ค.ศ. 1868 – 1953) การหาประจุและมวลของอิเล็กตรอน โดยทดลองหยดน้ำมัน

มิลลิแกนคำนวณหาค่าประจุอิเล็กตรอน(e) เท่ากับ แผ่นประจุบวก เครื่องพ่นหยดน้ำมัน แผ่นประจุลบ มิลลิแกนคำนวณหาค่าประจุอิเล็กตรอน(e) เท่ากับ 1.6 x 10-19 คูลอมบ์ เสมอ

ดังนั้นมวลของอิเล็กตรอน 1 ตัว หนัก 9.1 x 10-28 กรัม จากการทดลองของทอมสัน คูลอมบ์/กรัม จากการทดลองของมิลลิแกน คูลอมบ์/อิเล็กตรอน มวลของอิเล็กตรอน กรัม ดังนั้นมวลของอิเล็กตรอน 1 ตัว หนัก 9.1 x 10-28 กรัม

จงหาว่าอิเล็กตรอน 10 อนุภาค มีมวลกี่กรัม ตัวอย่างคำนวณ จงหาว่าอิเล็กตรอน 10 อนุภาค มีมวลกี่กรัม จากการทดลองของมิลลิแกน คูลอมบ์/อิเล็กตรอน คูลอมบ์ จากการทดลองของทอมสัน คูลอมบ์/กรัม m = 11 x 10-11 กรัม กรัม

ตัวอย่างที่ 1 จงหามวลของอิเล็กตรอน 1 โมล เมื่ออิเล็กตรอน 1 โมล ตัวอย่างที่ 1   จงหามวลของอิเล็กตรอน  1  โมล   เมื่ออิเล็กตรอน 1  โมล   จะมี  6.02 x 10 23 ตัว วิธีทำ          อิเล็กตรอน         1            ตัว      มีมวล        9.1 x 10 - 28            กรัม อิเล็กตรอน  6.02 x 10 23  ตัว      มีมวล      9.1 x 10 - 28 x  6.02 x 10 23    กรัม   =      5.4 x  10 -4      กรัม                                       มวลของอิเล็กตรอน 1 โมล เท่ากับ 5.4 x 10-4  กรัม

วิธีทำ ประจุอิเล็กตรอน 1.6 x 10 -19 คูลอมบ์ จะมี 1 ตัว ประจุอิเล็กตรอน  4.8 x 10 21   คูลอมบ์    จะมี    = 3   x  1040   ตัว อิเล็กตรอนมีจำนวน  3  x 1040 ตัว ตัวอย่างที่ 3    อิเล็กตรอน  2.73     กรัม  จะมีประจุเท่าใด วิธีทำ          อิเล็กตรอน  9.1 x10 - 28 กรัม  จะมีประจุ    1.6 x 10-19  คูลอมบ์   อิเล็กตรอน  2.73    กรัม  จะมีประจุ       =     4.8  x 108  คูลอมบ์   อิเล็กตรอนมีประจุ  4.8   x  108 คูลอมบ์

ลอร์ด เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด Lord Ernest Rutherford (1871-1937) English phycisist

Ernest Rutherford (ค.ศ.1871-1937) ทดลองยิงอนุภาคแอลฟาไปยังแผ่นทองคำ ร่วมกับเพื่อนร่วมงานชื่อ ฮันส์ ไกเกอร์ และนักศึกษาปริญญาตรีชื่อ เออร์เนส มาร์สเดน ทดลองยิงอนุภาคแอลฟาไปยังแผ่นทองคำ

การทดลอง ผลการทดลอง

สรุปผลการทดลอง  ส่วนใหญ่จะเดินทางเป็นเส้นตรง แสดงว่าภายในอะตอมมีที่ว่างมาก  ส่วนน้อยจะมีการเบี่ยงเบนทิศทาง แสดงเฉียดเข้าใกล้อนุภาคที่มีประจุบวก  นาน ๆ ครั้งจะมีการสะท้อนกลับอย่างแรงแสดงว่าภายในอะตอมมีอนุภาคที่ มีมวลและขนาดเล็ก

แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด “อะตอม เป็นทรงกลม ประกอบด้วยโปรตอนที่มีประจุเป็นบวก มีมวลมาก รวมกันอยู่ตรงกลาง เรียกว่า นิวเคลียส และนิวเคลียสมีขนาดเล็กมาก ส่วนอิเล็กตรอนที่มีประจุเป็นลบ มีมวลน้อย จะเคลื่อนที่อยู่รอบ ๆ นิวเคลียสเป็นบริเวณกว้าง” เมื่อทำการทดลองอีกชุดพบว่าค่าประจุของ โปรตอน เท่ากับ 1.6 x 10-19 คูลอมบ์ และมีมวลเท่ากับ 1.67 x 10-24 กรัม

เซอร์ เจมส์ แชดวิก Sir James Chadwick (1891-1974) English physicist

Jame Chadwick (ค.ศ.1891-1972) ทดลองยิงอนุภาคแอลฟาไปที่แผ่นบางของเบริลเลียม การค้นพบนิวตรอนของแชดวิค ทำให้ทราบว่าอะตอม ประกอบด้วยอนุภาค 3 ชนิด คือ โปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน พบว่ามีรังสีจากโลหะที่มีอนุภาคเป็นกลางทางไฟฟ้า อยู่ในนิวเคลียสของอะตอม มีมวลมากกว่าโปรตอนเล็กน้อย แชดวิคตั้งชื่ออนุภาคนี้ว่า นิวตรอน (n)

แบบจำลองอะตอมที่มีนิวตรอน P n e อะตอมมีลักษณะเป็นทรงกลม ประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน รวมกันอยู่ ตรงกลาง เรียกว่า “นิวเคลียส” โดยมีอิเล็กตรอนซึ่งมีจำนวนเท่ากับโปรตอนวิ่งวน อยู่รอบๆ นิวเคลียส

อนุภาคมูลฐานของอะตอม  อนุภาค ชนิดประจุไฟฟ้า ประจุ (C) มวล (g) อิเล็กตรอน (e) -1 1.6 x 10 -19 9.1096 x 10 -28 โปรตอน (p) +1 1.6726 x 10 -24 นิวตรอน (n) 1.6749 x 10 -24

เลขมวล เลขอะตอม ไอโซโทป เลขมวล (mass number, A) หมายถึง ผลบวกของจำนวนโปรตอนกับนิวตรอน เลขอะตอม (atomic number, Z) หมายถึง จำนวนโปรตอนในนิวเคลียส (ในอะตอมที่เป็นกลาง จำนวนโปรตอนเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอน) เลขมวล(p+n) การเขียนสัญลักษณ์นิวเคลียร์ เขียน (A) ไว้ข้างบนด้านซ้ายของสัญลักษณ์ธาตุ เขียน (Z) ไว้ข้างล่างด้านซ้ายของสัญลักษณ์ธาตุ X = สัญลักษณ์ของธาตุ เลขอะตอม(p)

ตัวอย่าง ดังนั้น อะตอมของธาตุลิเทียม ( Li ) มีจำนวนโปรตอน = 3 ตัว อิเล็กตรอน = 3 ตัว และนิวตรอน = 4 ตัว จำนวนนิวตรอน = เลขมวล - จำนวนโปรตอน หรือ = เลขมวล - เลขอะตอม

ไอโซโทป ( Isotope ) หมายถึง อะตอมของธาตุชนิดเดียวกัน มีเลขอะตอมเท่ากันแต่มีเลขมวลต่างกัน เช่น ไอโซบาร์ (  Isobar )   หมายถึง  อะตอมของธาตุต่างชนิดกัน ที่มีเลขมวลเท่ากัน แต่มีเลขอะตอมไม่เท่ากัน เช่น ไอโซโทน ( Isotone ) หมายถึง อะตอมของธาตุต่างชนิดกัน แต่มีจำนวนนิวตรอนเท่ากัน แต่มีเลขมวลและเลขอะตอมไม่เท่ากัน เช่น ไอโซอิเล็กทรอนิก( Isoelectronics) หมายถึง อะตอมหรือไอออนที่มีจำนวน อิเล็กตรอนเท่ากัน และมีการจัดเรียงอิเล็กตรอนเหมือนกัน

U-238 ,U-235 เป็นเชื้อเพลิงในโรงงานไฟฟ้านิวเคลียร์ # บางกรณีจะเขียนธาตุที่เป็นไอโซโทปกันดังนี้ “ธาตุ-เลขมวล” U-238 ,U-235 เป็นเชื้อเพลิงในโรงงานไฟฟ้านิวเคลียร์ C-14, C-13, C-12 ในการหาอายุของวัตถุโบราณ

ตัวอย่างคำนวณ จงหาจำนวนอนุภาคมูลฐานของธาตุต่อไปนี้ เลขมวล(A)เท่ากับ เลขอะตอม (Z) เท่ากับ จำนวนโปรตอน (p) เท่ากับ จำนวนอิเล็กตรอน (e) เท่ากับ จำนวนนิวตรอน (n) เท่ากับ 11 5 5 5 6

สัญลักษณ์ p+ e- n ทดสอบ 6 6 C 6 11 11 12 19 19 20 20 20 20 X Na K Ca A Z A 6 6 C 6 12 6 Na 11 23 11 11 12 K 39 19 19 19 20 20 20 20 Ca 20 40

อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า เกิดจากจำนวนโปรตอนกับจำนวนอิเล็กตรอนภายในอะตอมแตกต่างกัน เนื่องจากจำนวนอิเล็กตรอนเปลี่ยนไป ไอออน(Ion) จำนวนโปรตอน (p) ≠ จำนวนอิเล็กตรอน (e) Negative ion Positive ion p < e p > e

ไอออนบวก (cation) เกิดจากอะตอมให้อิเล็กตรอนไป ทำให้มีประจุไฟฟ้าเป็นบวก เท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนที่ให้ไป เช่น จำนวนโปรตอน เท่ากับ 11 จำนวนอิเล็กตรอน เท่ากับ 10 จำนวนนิวตรอน เท่ากับ 12 ไอออนลบ (anion) เกิดจากอะตอมรับอิเล็กตรอน จะมีประจุลบเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนที่รับ จำนวนโปรตอน เท่ากับ 7 จำนวนอิเล็กตรอน เท่ากับ 10 จำนวนนิวตรอน เท่ากับ 7

นีลส์ โบร์ Niels Bohr (1885-1962) Danish phycisist

Niels Bohr (ค.ศ.1885 - 1962) ศึกษาสเปกตรัมของธาตุ สเปกตรัม (spectrum) คือ ผลที่ได้รับจากพลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นและความถี่ต่างๆ เป็นอนุกรมของแถบสีหรือเส้นที่ได้จากการผ่านพลังงานรังสีเข้าไปใน สเปกโตรสโคป ซึ่งทำให้พลังงานรังสีแยกออกเป็นแถบ หรือเป็นเส้นที่มีความยาวคลื่นต่างๆ

คลื่น (wave) ความยาวคลื่น  องค์ประกอบของคลื่น 1. ความยาวคลื่น (  ) คือ ระยะทางที่คลื่นเคลื่อนที่ครบ 1 รอบพอดี หน่วยของความยาวคลื่นมีหน่วยเป็น เมตร(m) หรือ นาโนเมตร(nm) 2. ความถี่ ( = นิว) คือ จำนวนคลื่นที่เคลื่อนที่ผ่านจุดจุดหนึ่งในหนึ่งหน่วยเวลา (ใช้หน่วยเป็นวินาที) ซึ่งมีหน่วยเป็น รอบ/วินาที หรือ Hz (เฮิรตซ์)

จากการศึกษาเรื่องคลื่นจะได้ความสัมพันธ์ระหว่างความยาวคลื่นและความถี่ของคลื่นดังนี้   เขียนเป็นสมการได้ดังนี้  = เมื่อ  = ความถี่ C = ความเร็วแสงในสุญญากาศ = 3 x 108 m/s  = ความยาวคลื่น

มักซ์ คาร์ล แอนสต์ ลุดวิก พลังค์ Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858 - 1947) German physicist

จากการศึกษาพลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของ มักซ์ พลังค์ (Max Planck) ได้เสนอว่า คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีสมบัติเป็นอนุภาคได้ และเรียกอนุภาคนั้นว่า “โฟตอน” แต่ละโฟตอนมีปริมาณของพลังงานเฉพาะ ขึ้นอยู่กับความถี่ของแสง สรุปว่า E   E = h E เป็นพลังงาน มีหน่วยเป็นจูล (J)  คือ ความถี่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีหน่วยเป็นรอบต่อวินาทีหรือเฮิรตซ์ (Hz) h คือ ค่าคงที่ของพลังค์ มีค่า 6.626 x 10-34 จูลวินาที (J.s)

 = E = h E = 6.626 x 10-34 J.s x 6.26 x 1014 s-1 E = 4.15 x 10-19 J ตัวอย่างคำนวณ จงหาความยาวคลื่นและพลังงานของคลื่นที่มีความถี่ 6.26 x 1014 Hz E = h E = 6.626 x 10-34 J.s x 6.26 x 1014 s-1 E = 4.15 x 10-19 J

แสงที่มองเห็นได้ (Visible light) สเปกตรัม (spectrum) สเปกตรัมแบบต่อเนื่อง แสงที่มองเห็นได้ (Visible light) ความยาวคลื่นในช่วง 400 – 700 นาโนเมตร สเปกตรัมเปล่งออกแบบเส้น สเปกตรัมดูดกลืนแบบเส้น

อุปกรณ์การทดลอง ผลการทดลอง

อิเล็กตรอนจะคายพลังงานออกมา ในรูปของพลังงานรังสี สรุปผลการทดลอง การเปล่งแสงของธาตุไฮโดรเจน เกิดจากอิเล็กตรอนเปลี่ยนระดับพลังงานจากวงโคจรสูงไปสู่วงโคจรต่ำ พร้อมทั้งคายพลังงานในรูปแสงสีต่าง ๆ

สเปกตรัมแบบเส้น สเปกตรัมแบบเส้นของแก๊สบางชนิด โยฮันน์ บัลเมอร์ (Johann Balmer) พบสูตรที่ให้ตัวเลขสอดคล้องกับตำแหน่งของเส้นสเปกตรัมไฮโดรเจนในช่วงคลื่นแสงที่ตามองเห็น อนุกรมบัลเมอร์ (Balmer series)

อนุกรมไลแมน (Lyman’s series) อนุกรมบัลเมอร์ (Balmer series) n1= เลขจำนวนเต็ม แสดงระดับพลังงาน ในสถานะพื้นของอนุกรม อนุกรมพาสเชน (Paschen series) n2= เลขจำนวนเต็ม แสดงระดับพลังงาน ในสถานะกระตุ้นของ อนุกรม อนุกรมแบรคเก็ต (Brackett series) อนุกรมฟุนด์ (Pfund series)

การเปลี่ยนระดับพลังงานของอิเล็กตรอนที่สัมพันธ์กับสเปกตรัมไฮโดรเจนอนุกรมต่างๆ

ทฤษฎีอะตอมของโบร์ นีลส์ โบร์ (Niels Bohr) ได้เสนอทฤษฎีที่อธิบายสเปกตรัมแบบเส้นของอะตอมไฮโดรเจนได้สำเร็จ ซึ่งสมมติฐานเกี่ยวกับอะตอมไฮโดรเจนของโบร์อาจสรุปได้คือ อะตอมไฮโดรเจน 1. อิเล็กตรอนที่อยู่ในอะตอมใดๆ จะเคลื่อนที่ในตำแหน่งที่แน่นอนรอบนิวเคลียสเป็นวงโคจร ระยะระหว่างอิเล็กตรอนกับนิวเคลียสมีค่าคงที่

2. อิเล็กตรอนที่อยู่ในตำแหน่งคงที่ จะไม่แผ่รังสีพลังงานแต่ถ้าอิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากระดับพลังงานสูงมาสู่ตำแหน่งที่มีระดับพลังงานต่ำ จะแผ่รังสีพลังงานออกมา ซึ่งมีค่าเท่ากับผลต่างระหว่างระดับพลังงานทั้งสอง คือ 3. อิเล็กตรอนที่อยู่ในระดับพลังงานหนึ่งๆ จะหมุนเป็นวงโคจรรอบนิวเคลียสคล้าย ระบบสุริยจักรวาล 4. อิเล็กตรอนที่อยู่ในระดับพลังงานที่สูงกว่า จะอยู่ห่างจากนิวเคลียสมากกว่า อิเล็กตรอนที่มีระดับพลังงานต่ำ

  n เป็นเลขจำนวนเต็ม เรียกว่า เลขควอนตัมหลัก (principal quantum number) แบบจำลองอะตอมของโบร์ดังกล่าวยังสามารถใช้ได้ดีกับอะตอมที่คล้ายกับไฮโดรเจน เช่น He+ ,Li2+ หรือ Be3+ เป็นต้น

แบบจำลองอะตอมของ นิลส์ โบร์ “ อะตอมประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน อยู่ภายในนิวเคลียส ส่วนอิเล็กตรอนวิ่งอยู่รอบ ๆ นิวเคลียสเป็นชั้น ๆ ในแต่ละชั้นมีระดับพลังงานเฉพาะค่าหนึ่ง ลักษณะคล้ายวงโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ ซึ่งพลังงานระดับต่ำสุดจะอยู่ใกล้นิวเคลียสมากที่สุด และอิเล็กตรอนที่วงนอกสุดจะมีพลังงานมากที่สุด”

Hg* -> Hg + แสงสีเขียวอมฟ้า ประโยชน์ที่เราสามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้จากงานของโบร์           1. ธาตุทุกธาตุเมื่ออิเล็กตรอนถูกกระตุ้น จะเปล่งแสงออกมาได้เฉพาะตัว จึงมีประโยชน์อย่างมากในงานเคมีวิเคราะห์ เพื่อระบุว่าตัวอย่าง (sample) นั้นมีอะตอมของธาตุใดเป็นองค์ประกอบ           2.หลอดไฟ แสงจากหลอดไฟเกิดจากการระดมยิงอะตอมของธาตุเช่น ปรอท, โซเดียม ด้วยอิเล็กตรอน ดังสมการ Hg + พลังงาน -> Hg* Hg* -> Hg + แสงสีเขียวอมฟ้า

จุดอ่อนทฤษฎีของโบร์และการค้นคว้าหาทฤษฎีใหม่ ทฤษฎีของโบร์ใช้อธิบายได้กับสเปกตรัมของอะตอมหรือ ไอออนที่มีเพียง 1 อิเล็กตรอน เช่น H, He+, Li+ แต่ใช้อธิบายสเปกตรัม ทั่วไปที่มีหลายอิเล็กตรอนไม่ได้ นอกจากนั้นตามทฤษฎีของโบร์จะ อธิบายโครงสร้างของอะตอมในระดับสองมิติเท่านั้น นักวิทยาศาสตร์ จึงค้นคว้าทดลองหาข้อมูลต่างๆ เพื่อใช้อธิบายโครงสร้างของอะตอม ให้ถูกต้องยิ่งขึ้น

แบบจำลองอะตอมแบบกลุ่มหมอก จากการศึกษาค้นคว้าเพิ่มเติม จนได้ข้อมูลที่ทำให้เชื่อว่าอิเล็กตรอนไม่ได้เคลื่อนที่เป็นวงกลม แต่เคลื่อนที่เป็นรูปทรงต่างๆ ตามระดับพลังงานของอิเล็กตรอน และใช้ความรู้ทางกลศาสตร์ควอนตัม “อะตอมประกอบด้วยกลุ่มหมอกของอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียส บริเวณใดหนาทึบ แสดงว่ามีโอกาสพบอิเล็กตรอนได้มากกว่าบริเวณที่มีกลุ่มหมอกจาง”

กลศาสตร์คลื่น ผลงานของเดอบรอยและไฮเซนเบิร์กได้นำไปสู่แนวความคิด ของการสร้างทฤษฎีใหม่ขึ้นมาสำหรับอธิบายเกี่ยวกับอิเล็กตรอนใน อะตอมดังนี้ “สสารทุกชนิดไม่ว่าขนาดเล็กหรือขนาดใหญ่มีสมบัติ เป็นทั้งคลื่นและอนุภาคอยู่ในตัวของมัน” อาศัยสมบัติความเป็นธรรมชาติคลื่นของอิเล็กตรอน จึงวิเคราะห์ หาสมบัติต่างๆของอิเล็กตรอนโดยการสร้างสมการคลื่น (wave equation) แล้วแก้สมการเพื่อหาค่าต่างๆ ออกมา

เนื่องจากอิเล็กตรอนมีขนาดเล็กมาก สมบัติต่างๆของอิเล็กตรอนจะวัดได้ในระดับโอกาส หรือความน่าจะเป็น (probability) ที่จะพบอิเล็กตรอนที่บริเวณต่างๆ รอบนิวเคลียส หรือความหนาแน่นของอิเล็กตรอน (electron density) ที่บริเวณต่างๆรอบนิวเคลียส ตามสมการของเดอบรอย h = ค่าคงที่ของพลังค์ m = เป็นมวลของอนุภาค หน่วยเป็น kg V = ความเร็วแสง หน่วยเป็น m/s = ความยาวคลื่น หน่วยเป็น m

แอร์วิน รูดอร์ฟ โยเซฟ อเล็กซานเดอร์ ชเรอดิงเงอร์ Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger (1887 – 1961) Austrian physicist

ชเรอดิงเจอร์ ได้เสนอกลศาสตร์คลื่อน และสร้างสมการคลื่น ชเรอดิงเจอร์ ได้เสนอกลศาสตร์คลื่อน และสร้างสมการคลื่น เพื่ออธิบายสมบัติต่างๆ ของอิเล็กตรอนเนื่องจากอิเล็กตรอนมี ขนาดเล็กมากยากที่จะวัดสมบัติต่างๆ ได้อย่างถูกต้องแน่นอน โดยใช้สัญลักษณ์ต่างๆดังนี้ Hy = E y การแก้สมการคลื่น

** การพิจารณาสมบัติของอิเล็กตรอนจึงได้แค่ระดับของโอกาสหรือความน่าจะเป็นเท่านั้น ซึ่งคำนวณได้จากสมการคลื่น บริเวณหรือขอบเขตที่มีโอกาสพบอิเล็กตรอนนี้เรียกว่า “ออร์บิทัล (orbital)” การอธิบายพฤติกรรมของอิเล็กตรอนจึงเป็นที่ยอมรับและใช้เป็นพื้นฐาน ในการอธิบายเกี่ยวกับอะตอมและโมเลกุลตลอดมา ทำให้การอธิบายการเคลื่อนที่ ของอิเล็กตรอนในอะตอมแบบวงกลมหรือวงรีถูกหักร้างไป