Atom

จาก Thailand Science and Technology Wikipedia

atom (อะตอม) เป็นคำมาจากภาษากรีก atomos แปลว่า indivisible หรือซี่งแบ่งแยกไม่ได้อีกแล้ว

มาถึงปัจจุบัน ถึงแม้สิ่งที่ถูกเรียกว่าอะตอมจะมิใช่ "สิ่งที่แบ่งแยกไม่ได้" อีกแล้ว นั่นคือ ความหมายนี้ผิด แต่คำว่า "อะตอม" คงจะอยู่กับมนุษย์ตลอดไป เพราะกลายเป็นคำที่มีความหมายเฉพาะตัว และแพร่หลายรู้จักกันทั่วโลกอย่างแน่นแฟ้นเสียแล้ว

ความคิดเรื่องอะตอมเริ่มต้นอย่างชัดเจนตั้งแต่เมื่อประมาณ 2,000 ปีเศษมาแล้ว เดโมครีตุส (Democritus) นักปราชญ์กรีก มีชีวิตอยู่ระหว่าง 460 ถึง 370 ปีก่อนคริสตกาล เป็นคนแรกที่ให้คำอธิบายอย่างเป็นรูปธรรมเกี่ยวกับองค์ประกอบของสสาร โดยเสนอว่า สสารทุกชนิด ไม่ว่าจะเป็นของแข็งของเหลว หรือก๊าซ ล้วนประกอบขึ้นมาจากหน่วยเล็กที่สุด ที่แบ่งแยกไม่ได้อีกแล้วคือ อะตอม

วัตถุสิ่งของชนิดต่างๆ ที่มนุษย์เห็น ถ้าเป็นสิ่งเดียวกันก็ประกอบด้วยอะตอมชนิดเดียวกัน แต่ถ้าเป็นสิ่งของที่แตกต่างกันก็ประกอบด้วยอะตอมที่แตกต่างกัน ความแตกต่างนั้นจะอยู่ที่รูปร่าง ลักษณะ และการจับตัวกันหรือเรียงตัวกัน เป็นวัตถุสิ่งของชนิดใหม่ โดยที่รูปร่างของอะตอมเดี่ยวๆ โดยทั่วไปจะเป็นรูปทรงกลม

สำหรับคุณสมบัติที่แตกต่างกันชัดเจนระหว่างวัตถุที่เป็นของแข็ง ของเหลวและก๊าซนั้น เดโมครีตุสอธิบายว่า โดยทั่วๆ ไปเป็นเพราะลักษณะผิวที่เรียบหรือไม่เรียบของอะตอม...

กล่าวคือสำหรับของแข็ง อะตอมจะมีลักษณะเป็นลูกทรงกลม มีผิวขรุขระมากและอยู่ชิดกัน จึงจับยึดกันได้แน่น แต่ละอะตอมจะขยับเคลื่อนที่ระหว่างกันและกันไม่ได้ ทำให้ของแข็งมีรูปร่างคงที่ สำหรับของเหลว อะตอมจะมีผิวที่เรียบว่าอะตอมของของแข็ง อะตอมจึงขยับตัวเคลื่อนที่แบบเลื่อนไหลไปมาได้ง่าย ทำให้ของเหลวไม่สามารถรักษารูปร่างไว้ได้ แต่ก็ยังเกาะจับติดกัน มีปริมาตรคงที่ แต่สำหรับก๊าซ อะตอมจะมีผิวเรียบมาก และอยู่ห่างไกลกัน จึงจับกันไม่อยู่ ทำให้มีปริมาตรไม่คงที่ ฟุ้งกระจายได้ง่าย ไม่มีรูปร่างแน่นอน

ทฤษฎีอะตอมของเดโมครีตุสไม่เป็นที่ยอมรับกันอยู่นาน เพราะในยุคสมัยนั้นสสารจะถูกมองว่าประกอบด้วยธาตุพื้นฐานสี่ชนิด คือ ดิน น้ำ ลม ไฟ ซึ่งปรากฏชัดเจนในคำสอนของอริสโตเติล (Aristotle) นักปราชญ์ชาวกรีกคนสำคัญที่สุดแห่ง "ยุคทองของนักปราชญ์ชาวกรีก" ซึ่งเป็นยุครุ่งเรืองที่สุดในอดีตของอารยธรรมโบราณเมื่อประมาณ 2,000 ปีเศษมาแล้ว

ความคิดของเดโมครีตุสเรื่ององค์ประกอบพื้นฐานของสสาร ว่าประกอบด้วยหน่วยเล็กที่สุดคือ อะตอม ถูกบดบังอยู่นานประมาณ 2,000 ปีทีเดียวจนกระทั่งถึงยุคสมัยของ จอห์น ดาลตัน (John Dalton) นักเคมีชาวอังกฤษมีชีวิตอยู่ระหว่างปี ค.ศ.1766 ถึงปี ค.ศ.1844 ผู้ได้ชื่อเป็น "บิดาแห่งเคมียุคใหม่"

จอห์น ดาลตัน รื้อฟื้นความคิดเรื่องอะตอมของเดโมครีตุสขึ้นมาใหม่และให้คำจำกัดความของอะตอมที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันว่า อะตอมเป็นหน่วยเล็กที่สุดของธาตุชนิดหนึ่งๆ ธาตุที่ต่างชนิดกัน จะประกอบด้วยหน่วยเล็กที่สุดคืออะตอมที่แตกต่างกัน และสารประกอบเกิดขึ้นจากการจับตัวกันของธาตุต่างชนิดกัน

อย่างไรก็ตาม จอห์น ดาลตัน ก็ยังเข้าใจว่า อะตอมเป็นหน่วยเล็กที่สุดของสสารที่แบ่งแยกไม่ได้อีกแล้ว โชคดีที่ปฏิกิริยาทางเคมี เป็นปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องเฉพาะอิเล็กตรอนที่อยู่นอกนิวเคลียสของอะตอม ทำให้ทฤษฎีอะตอมของดาลตันใช้ได้กับกระบวนการต่างๆ ทางเคมี

ตามทฤษฎีอะตอมที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสอยู่ตรงใจกลาง มีอิเล็กตรอนโคจรอยู่รอบๆ นิวเคลียส

นิวเคลียสของอะตอมทุกชนิด ยกเว้นอะตอมของธาตุไฮโดรเจนธรรมดาประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน

โปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอนของธาตุต่างๆ ไม่มีความแตกต่างกันเลย แต่ที่เกิดเป็นอะตอมของธาตุต่างชนิดกันนั้น ขึ้นอยู่กับจำนวนโปรตอน หรืออิเล็กตรอนที่มีอยู่เป็นจำนวนเท่ากันเท่านั้น

ธาตุชนิดเดียวกัน มีจำนวนนิวตรอนแตกต่างกันได้ อะตอมของธาตุชนิดเดียวกัน ที่มีจำนวนนิวตรอนต่างกัน เป็น "ไอโซโทป" (isotope) ของธาตุเดียวกัน