1

1. ความหมายของไอโซโทป ไอโซโทปกมมนตรงส และไอโซโทปเสถยร, ไอโซโทน, ไอโซบาร

2. สวนประกอบทส าคญของแมสสเปกโตรมเตอร(mass spectrometer) 3. หลกการท างานของแมสสเปกโตรมเตอร 4. ค านวณหามวลอะตอมของไอโซโทป เมอก าหนดปรมาณตางๆทเกยวของ

ซงหาไดจากหลกการของแมสสเปกโตรมเตอร

1. บอกความหมายของไอโซโทป ไอโซโทปกมมนตรงส และไอโซโทปเสถยร, ไอโซโทน, ไอโซบาร ได

2. บอกสวนประกอบทส าคญของแมสสเปกโตรมเตอรได 3. อธบายหลกการท างานของแมสสเปกโตรมเตอรได 4. สามารถค านวณหามวลอะตอมของไอโซโทปได เมอก าหนดปรมาณตางๆ

ทเกยวของ ซงหาไดจากหลกการของแมสสเปกโตรมเตอร

บทเรยนโปรแกรม เรองฟสกสนวเคลยร ชดท 4

ไอโซโทป

สาระการเรยนร

ผลการเรยนรทคาดหวง

2

ส ำหรบครผสอนรำยวชำฟสกส ทตองกำรชดบทเรยนโปรแกรม เรองฟสกสนวเคลยร เปนสอประกอบกำรสอน ควรท ำตำมขนตอนดงน

1. ศกษำแผนกำรจดกำรเรยนร เรอง ฟสกสนวเคลยร เพอทรำบสำระกำรเรยนร ผลกำรเรยนรทคำดหวง เนอหำ กจกรรม และกำรวดประเมนผล

2. ชแจงใหนกเรยนทรำบขนตอนกำรใชบทเรยนโปรแกรม เรองฟสกสนวเคลยร

3. เนนใหนกเรยนมควำมซอสตย และควำมมวนยในกำรใชบทเรยนโปรแกรม

4. ควรใหโอกำสผเรยนอภปรำยซกถำมปญหำในบทเรยนไดถำไมเขำใจ

5. เมอนกเรยนศกษำบทเรยนโปรแกรมแลว มกรอบใดหรอกจกรรมใดทนกเรยนไมสำมำรถท ำควำมเขำใจไดดวยตนเองครสำมำรถชแจงใหนกเรยนเพมเตมได

6. ควรใหมกำรพกผอนกอนกำรเรยนบำงบททยำวเกนไป เพอมใหผเรยนเกดควำมเบอหนำย

7. ผลกำรปฏบตกจกรรมสำมำรถน ำไปประกอบเปนคะแนนผำนผลกำรเรยนรทคำดหวงได ขนอยกบขอตกลงของครผสอนกบนกเรยน

8. ควรวเครำะหวำผเรยนศกษำบทเรยนแตละกรอบไดผลมำกนอยเพยงใด โดยกำรประเมนหลงเรยน เพอวดผลสมฤทธทำงกำรเรยน

ค าแนะน าส าหรบคร

3

บทเรยนแบบโปรแกรมเลมนเปนบทเรยนทนกเรยนใชเรยนดวยตนเอง เพอเพมควำมรและทกษะในรำยวชำฟสกส เรองฟสกสนวเคลยร ใหนกเรยนศกษำขนตอนกำรใชบทเรยนโปรแกรมใหเขำใจ เพอประโยชนของนกเรยน

1. นกเรยนควรศกษำบทเรยนจำกเลมท 1 เรยงล ำดบไปจนถงเลมท 7 นกเรยนไมควรขำมเลม เพรำะเนอหำในเลมแรกจะเปนพนฐำนในเลมตอไป

2. ท ำแบบทดสอบก อน เรยน กำรทดสอบขนนเปนกำรวดควำมรเดมของนกเรยน ถำนกเรยนตอบไมได ไมควรเดำค ำตอบ เพรำะคะแนนทไดบอกเพยงวำกอนเรยนนกเรยนมควำมรระดบใดเทำนน

3. อำนและท ำควำมเขำใจสำระกำรเรยนรและผลกำรเรยนรทคำดหวงกอนเพอจะไดทรำบเปำหมำยกำรเรยนรในแตละเลม

4. บทเรยนจะมลกษณะเปนกรอบควำมรยอยๆ หรอมกจกรรมในแตละกรอบใหนกเรยนท ำกำรศกษำเนอหำหรอปฏบตกจกรรมตำมทก ำหนดไว

5. ใหนกเรยนท ำแบบฝกทกษะหรอค ำถำมแบบทดสอบควำมเขำใจ ในระหวำงเรยนใหเสรจ แลวตรวจค ำตอบทนท ถำนกเรยนสำมำรถผำนเกณฑทครตงไว ใหนกเรยนศกษำกรอบตอไป แตถำนกเรยนไมสำมำรถผำนเกณฑ ใหนกเรยนยอนกลบไปศกษำเนอหำบทเรยน ตำมกรอบเนอหำบทเรยนทก ำหนดไวในกรอบนนๆ ท ำจนกวำจะผำนเกณฑทก ำหนด นกเรยนไมควรดค ำตอบหรอทองค ำตอบไว เพรำะนกเรยนจะไมไดรบควำมรในเรองนนๆ อยำงแทจรง 6. หลงจำกนกเรยนศกษำบทเรยนโปรแกรม จนถงกรอบสดทำย ใหนกเรยนท ำแบบทดสอบหลงเรยน และบนทกคะแนนไว เพอวดผลสมฤทธทำงกำรเรยน

ค าแนะน าการใชบทเรยนโปรแกรมส าหรบนกเรยน

ขนตอนกำรศกษำบทเรยนโปรแกรม มล ำดบดงน

4

แบบฝกทกษะระหวางเรยนหรอแบบทดสอบการใชบทเรยนโปรแกรม

ในระหวางการเรยนบทเรยน มแบบทดสอบกอนเรยน-หลงเรยนไดก าหนดเวลาไวเพอเปรยบเทยบคะแนนทนกเรยนท าได แตค าถามทายกรอบบทเรยน และแบบฝกทกษะระหวางเรยนไมไดก าหนดเวลาไว เพอใหนกเรยนไดเรยนอยางอสระ แตทงน กจะก าหนดเกณฑการท าแบบฝกทกษะไวให โดยค าถามจะเปนดงน o แบบทดสอบค าถามแบบปรนยเลอกตอบขอทถกทสดเพยงขอเดยว จาก 4

ตวเลอก และหากเปนขอทมการค านวณใหแสดงแนวคดของการค านวณดวย o แบบทดสอบค าถามแบบอตนยเตมค าตอบ และ/หรออตนยแสดงวธท า

เกณฑใหคะแนน o ขอเลอกตอบใหไวขอละ 1 คะแนน o ขอทเปนโจทยเตมค าหรอโจทยค านวณ ขอละ 2 คะแนน

ถานกเรยนไดคะแนนนอยอยากงวล แตใหพยายามทบทวนศกษาเนอหา ท ากจกรรม และศกษาตวอยางค าถาม เพอเพมทกษะการตอบค าถาม หรอแบบทดสอบไปทละขน จนผานเกณฑ ถานกเรยนไดคะแนนผานเกณฑแตละครงแสดงวานกเรยนมพนฐานด แตกตองศกษาและท ากจกรรม และแบบฝกทกษะหรอแบบทดสอบตอไป จะท าใหนกเรยนผานเกณฑในแตละขนไดอยางเรวขน

--------------------------------------------------

เกณฑการใหคะแนนแบบทดสอบ และแบบฝกทกษะระหวางเรยน

o แบบทดสอบค าถามแบบปรนยเลอกตอบขอทถกทสดเพยงขอเดยวจาก 4 ตวเลอก และหากเปนขอทมการค านวณใหแสดงแนวคดของการค านวณดวย

o แบบทดสอบค าถามแบบอตนยเตมค าตอบ และ/หรออตนยแสดงวธท า

เกณฑการใหคะแนน o ขอเลอกตอบใหไวขอละ 1 คะแนน o ขอทเปนโจทยเตมค าหรอโจทยค านวณ ขอละ 2 คะแนน

แบบฝกทกษะระหวางเรยนหรอแบบทดสอบการใชบทเรยนโปรแกรม

5

แบบทดสอบกอนเรยน 1.1 เรอง ไอโซโทป

(ค าถามแบบปรนยเลอกค าตอบ จ านวน 5 ขอ 5 คะแนน เวลา 10 นาท)

o จงเลอกค ำตอบขอทถกทสดเพยงค ำตอบเดยว 1. กลมธาตในขอใดเปนกลมธาต Isotope

ก. 𝐻11 ; 𝐻1

2 ; 𝐻𝑒23 ข. 𝐶6

12 ; 𝐶613 ; 𝐶6

14 ค. 𝑁7

13 ; 𝐶614 ; 𝑁7

14 ง. 𝐻𝑒23 ; 𝐻1

3 ; 𝐻𝑒24

2. ขอใดเปนธาตไอโซโทป กมมนตภาพรงส

ก. 𝐶612 ข. 𝑂8

16 ค. 𝐶614 ง. 𝑁7

14

3. ธาตทอยในกลมไอโซโทป(Isotope) เดยวกนตองมอะไรเทากน ก. เลขมวล ข. เลขอะตอม ค. จ านวนนวตรอน ง. จ านวนนวคลออน

4. ธาตทอยในกลมไอโซโตน(Isotone) ตองมอะไรเทากน ก. เลขมวล ข. เลขอะตอม ค. จ านวนนวตรอน ง. จ านวนนวคลออน

5. ธาตทอยในกลมไอโซบาร(Isobar) ตองมอะไรเทากน ก. เลขมวล ข. เลขอะตอม ค. จ านวนนวตรอน ง. จ านวนนวคลออน

ตรวจค าตอบหนาถดไปครบ

บนทกคะแนนครงน ไดคะแนน …… คะแนน(คะแนนเตม 5 คะแนน)

6

เฉลยแบบทดสอบกอนเรยน 1.1 เรอง ไอโซโทป

(ค าถามแบบปรนยเลอกค าตอบ จ านวน 5 ขอ 5 คะแนน เวลา 10 นาท)

(ค ำตอบ)

1. เฉลย ข. 2. เฉลย ค. 3. เฉลย ข. 4. เฉลย ค. 5. เฉลย ง.

7

แบบทดสอบกอนเรยน 1.2 เรอง ไอโซโทป

(ค าถามแบบอตนยเตมค าตอบ จ านวน 5 ขอ 10 คะแนน เวลา 15 นาท)

o จงตอบค ำถำม หรออธบำยควำมหมำยของขอควำมตอไปน

1. นวเคลยสโดยทวไป มสญลกษณทางนวเคลยร คอ 𝑋𝑍𝐴 มความหมายดงน

………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………….. 2. ในภาวะปกต อะตอมจะมจ านวนอเลกตรอนรอบๆ นวเคลยสเปนปรมาณเทาใด ………………………………………………………………………………………………… 3. จ านวนอะไรในนวเคลยสทบอกใหทราบวาเปนอะตอมของธาตชนดเดยวกนหรอตางชนดกน ………………………………………………………………………………………………… 4. สมบตทางเคมของธาตตางๆ จะเหมอนกนหรอตางกนขนอยกบจ านวนอะไรในอะตอม ………………………………………………………………………………………………… 5. สมบตทางฟสกสหรอทางกายภาพของธาตชนดเดยวกนจะแตกตางกนขนอยกบจ านวน อะไรในนวเคลยสของอะตอม ………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………

บนทกคะแนน ไดคะแนน …… คะแนน (คะแนนเตม 10 คะแนน)

ตรวจค าตอบหนาถดไปครบ

8

เฉลยแบบทดสอบกอนเรยน 1.2 เรอง ไอโซโทป

(ค าถามแบบอตนยเตมค าตอบ จ านวน 5 ขอ 10 คะแนน เวลา 15 นาท)

o (ค ำตอบ) 1. X คอสญลกษณทางเคมของ ธาตหรออนภาคใดๆ A คอเลขมวล (mass number) หรอจ านวนนวคลออน เปนเลขจ านวนเตมท ใกลเคยงกบคามวลอะตอม ของธาตนนๆ

Z คอเลขอะตอม (atomic number) แสดงจ านวนประจของนวเคลยสหรอ จ านวนโปรตอน (A-Z) คอจ านวนนวตรอนทอยในนวเคลยส

2. มจ านวนเทากบจ านวนโปรตอนในนวเคลยส แตมประจไฟฟาตรงขามกบโปรตอน

3. จ านวนโปรตอนในนวเคลยสคอ Z เทากนจะเปนธาตชนดเดยวกน ถา Z ตางกนกเปน ธาตคนละชนด 4. ขนอยกบจ านวนอเลกตรอนในอะตอม เพราะเปนตวท าใหมการเปลยนแปลงทางเคม 5. ขนอยกบจ านวนนวตรอนในนวเคลยสตางกน เพราะท าใหมวลตางกน

9

และมองคประกอบของเนอหาเปนอยางไร ตองศกษาสาระการเรยนรเปนส าคญ

บทเรยนโปรแกรม เรองไอโซโทป มความส าคญอยางไร

รปท 20.21 แผนภาพ Mass Spectrometer ทมา URL : hyperphysics.phy-astr.gsu.edu

ธาตไอโซโทป, ไอโซโทน, ไอโซบาร คออะไร

เรามวธคดแยกไอโซโทป ไดอยางไร

กรอบท 1

After ionization, acceleration, and selection of single velocity particles, the ions move into a mass spectrometer region where the radius of the path and thus the position on the detector is a function of the mass.

10

นยำมของนวเคลยส นวเคลยส เปนแกนอะตอมอยใจกลางอะตอม ซงประกอบดวยอนภาคพนฐานในนวเคลยส คออนภาคโปรตอน และนวตรอน รวมอยดวยกนเรยกวา นวคลออน อะตอมของธำตชนดเดยวกน จะตองมจ านวนโปรตอนเทากน แตนวตรอนไมจ าเปนตองเทากน เรยกกลมธาตนวา กลมธาตไอโซโทป(Isotope) หากพจารณาขอสงเกต “Isotope” พยญชนะของ “Isotope” ตวสดทายสะกดดวย p จะชวยใหจ าไดวา p เทากน หรอโปรตอนเทากน

ไอโซโทป ( Isotope ) คอ ธาตชนดเดยวกน(Z เทากนหรอโปรตอนเทากน) แตมจ านวนนวตรอนตางกน มสมบตทางเคมเหมอนกนทกประการ แตมมวลไมเทากน เชน 𝐶6

12 , 𝐶613 , 𝐶6

14 พจารณาตารางแสดงคามวลอะตอมของไอโซโทปของธาตบางธาต เชน

ธาต เลขอะตอม เลขมวล มวลอะตอม (u) ปรมาณในธรรมชาต (%)

คารบอน 6 12 12.000000 98.9 6 13 13.003354 1.1 6 14 14.003242 -

นวเคลยสของอะตอมและไอโซโทปของธาต

ตารางท 20.3 ตารางธาตไอโซโทปของธาตคารบอน

กรอบท 2

11

ภาพแผนฟลมรบการตกกระทบของอออน

แมสสเปกโตรมเตอร (mass spectrometer) แมสสเปกโตรมเตอร (mass spectrometer) เปนเครองมอทใชวเคราะหหามวลอะตอม ของธาตตาง ๆ โดยอาศยหลกการเคลอนทของอนภาคประจไฟฟาในบรเวณทมสนามแมเหลกและสนามไฟฟา

มวลของไอโซโทป (m) หาไดจากการวเคราะห โดยใชแมสสเปกโตมเตอร ดงรป การทดลองแบงออกเปน 2 ขนตอน คอ

1. สวนกรองควำมเรว(สวนท 1) โดยใหอออนผานเขาไปในสนามแมเหลกและสนามไฟฟาแลวปรบใหอออนวงเปนเสนตรงจะสามารถค านวณหา v ไดดวยสวนกรองความเรวน

แหลงก าเนดอออน (Ion Source)

S1 S2 สวนกรองความเรว v

P P' สนามแมเหลก(สวนแรก)(B) +

R1 R2 R3 R1 R2 R3 สวนแยกมวล สนามแมเหลกสวนท 2 (B′)

R1 R2 R3

เครองมอวเคราะหหาไอโซโทปของธาต

(สวนท 1)

(สวนท 2)

รปท 20.22 แผนภาพอปกรณ Mass Spectrometer

กรอบท 3

𝐶612 𝐶6

13 𝐶614

12

2.) สวนคดแยกมวลของไอโซโทปของธำต โดยอออนจะเคลอนทเขาไปในสนามแมเหลกสวนคด แยกไอโซโทป ดวยสนามแมเหลก B′ ในสวนท 2 q เปนประจของอออน (อออนของไอโซโทปเปนประจบวก) B เปนสนามแมเหลก ณ ทสวนกรองความเรวของอออน E เปนสนามไฟฟา ณ ทสวนกรองความเรว V เปนความตางศกยทใชเรงอนภาคประจของไอโซโทป R เปนรศมความโคงของการเคลอนทของไอโซโทปในสนามแมเหลก B′ m เปน มวลของไอโซโทป B′ เปน สนามแมเหลกทใสในสวนแยกมวล 1.) ทสวนกรองควำมเรว ปรบสนามไฟฟาและสนามแมเหลกจนอออนวงเปนเสนตรง

จะได qvB = qE ดงนน v = E/B ……………………….…..(1)

2.) สวนคดแยกมวล เมออออนวงเขาไปยงสวนแยกมวลจะได qvB′ = mv2 / R R = mv / qB′ หรอ m = (qRB′) / v ………….(2) แทนคา v = E/B ลงไปในสมการ (2) จะไดคามวลของไอโซโทปของธาต m = (qRB′B) / E ……………………….(3)

เครองมอวเคราะหหาไอโซโทปของธาต(ตอ)

13

o ค ำถำม (ไอโซโทปของธาต และเครองมอวเคราะหไอโซโทป)

1. นวเคลยสของอะตอม มคณสมบตอยางไร 2. นวคลออน คออนภาคอยางไร 3. อนภาคพนฐานภายในนวเคลยสของอะตอม คออนภาคใด 4. เราสามารถหาไอโซโทปของธาตโดยใชอปกรณหรอเครองมอ มชอเรยกอยางไร 5. เครองแยกมวลของไอโซโทปของธาต มสวนทส าคญกสวน แตละสวนท าหนาทอยางไร (ตอบพอสงเขป โดยไมตองค านวณหาสตร)

(ค าตอบอยหนาถดไป)

กรอบท 4

14

o ค ำตอบ (ไอโซโทปของธาต และเครองมอวเคราะหไอโซโทป)

1. 1.1 มประจไฟฟาบวก

1.2 เปนทรวมมวลเกอบทงหมดของอะตอม กนเนอทเพยงเลกนอยเมอเทยบกบขนาดของ อะตอม 2. ผลรวมของอนภาคโปรตอนกบนวตรอน 3. อนภาคโปรตอนและอนภาคนวตรอน 4. mass spectrometer 5. ม 2 สวน สวนท 1 สวนคดเลอกความเรวของอออน สวนท 2 เรยกวาสวนคดแยกมวลหหรอสวนค านวณหามวลของไอโซโทปของธาต

กรอบท 5

15

นยำม ของนวเคลยส นวเคลยส เปนแกนของอะตอม อยใจกลางอะตอม ซงประกอบดวยอนภาคพนฐานใน นวเคลยส คออนภาคโปรตอน อนภาคนวตรอน รวมเรยกวา นวคลออน นยำม ไอโซโทน (Isotone)

ไอโซโทน ( Isotone ) คอ ธาตตางชนดกน( Z ไมเทากนหรอจ านวนโปรตอนไม

เทากน ) แตมจ านวนนวตรอนเทากน หรอ A-Z เทากนมวลไมเทากน เชน 𝑪𝟔𝟏𝟐

, 𝑵𝟕𝟏𝟑 ,

𝑶𝟖𝟏𝟒

, 𝑩𝟓𝟏𝟏 ใหพจารณาขอสงเกต ดงน

*ขอสงเกตพยญชนะของ Isotone ตวสดทายสะกดดวย n จะชวยใหจ าไดวา n เทากนหรอ A-Z เทากน*

ธาต เลขอะตอม(Z) เลขมวล(A) จ านวนนวตรอน กลมไอโซโทน

𝑪𝟔𝟏𝟓 6 15 15-6=9

𝑪𝟔𝟏𝟓 , 𝑵𝟕

𝟏𝟔 , 𝑶𝟖𝟏𝟕 𝑵𝟕

𝟏𝟔 7 16 16-7=9

𝑶𝟖𝟏𝟕 8 17 17-8=9

กลมธาต ไอโซโทน ไอโซบาร

ตารางท 20.4 ตารางกลมธาตไอโซโทน

กรอบท 6

16

นยำมไอโซบำร (Isobar) ไอโซบำร ( Isobar ) คอธาตตางชนดกน ( Z ไมเทากนหรอจ านวนโปรตอนไมเทากน ) แตมจ านวนนวคลออนเทากน หรอ A เทากน มวลไมเทากน เชน 𝑪𝟔

𝟏𝟑 , 𝑵𝟕

𝟏𝟑 , 𝑶𝟖𝟏𝟑

, 𝑩𝟓

𝟏𝟑 ใหพจารณาขอสงเกต ดงน *ขอสงเกตสระตวสดทายของ Isobar สะกดดวย a จะชวยใหจ าไดวา A เทากนหรอ จ านวน นวคลออน เทากน*

ธาต เลขอะตอม(Z) เลขมวล(A) จ านวนนวตรอน กลมไอโซบาร

𝑪𝟔𝟏𝟒

6 14 14-6=8 𝑪𝟔

𝟏𝟒 , 𝑵𝟕𝟏𝟒

, 𝑶𝟖𝟏𝟒 𝑵𝟕

𝟏𝟒 7 14 14-7=7

𝑶𝟖𝟏𝟒 8 14 14-8=6

หมายเหต:- ธาตกมมนตรงส ธาตทเสถยร

ตารางท 20.5 ตารางกลมธาตไอโซบาร

กลมธาต ไอโซโทน ไอโซบาร(ตอ)

17

o ค ำถำม (กลมธาตไอโซโทป ไอโซโทน และไอโซบาร)

1. กลมธาตไอโซโทน เปนกลมธาตอยางไร 2. กลมธาตไอโซบาร เปนกลมธาตอยางไร 3. จากธาตไอโซโทปของกลมธาตตอไปน

𝑂815 , 𝑁7

13 , 𝑂816 , 𝑁7

14 , 𝑂817 , 𝑁7

15 , 𝑂819 , 𝑁7

16 , 𝑂815 , 𝑁7

17 , 𝐶615 , 𝐶6

16 , 𝑁718 , 𝐵5

8 , 𝐵𝑒47 , 𝐵5

9 , 𝐵𝑒48 , 𝐵5

10 , 𝐵𝑒49 , 𝐵5

11 , 𝐵𝑒410 , 𝐵5

12 , 𝐵𝑒,412 𝐿𝑖3

8 , 𝐶612 , 𝐶6

13 , 𝐶614 , 𝐹9

16 , 𝐹917 , 𝐹9

18 , 𝐹919 , 𝐹9

20 , 𝐿𝑖36 , 𝐿𝑖3

7 , 𝐻𝑒25 , 𝐿𝑖3

8 ,𝐻𝑒2

8 , 𝐿𝑖39 , 𝐵5

13 , 𝐶69 , 𝐶6

10 , 𝐶611

จงแยกธาตทก าหนดให ออกเปนกลมธาตไอโซโทน 3 กลม และกลมธาตไอโซบาร 3 กลม

(ค าตอบอยหนาถดไป)

กรอบท 7

18

o ค ำตอบ (กลมธาตไอโซโทน ไอโซบาร)

1. ธาตตางชนดกน ทมจ านวนนวตรอนเทากน แตจ านวนโปรตอนตางกน 2. ธาตตางชนดกน ทมจ านวนผลรวมโปรตอนกบนวตรอนเทากน หรอจ านวนนวคลออนเทากน แต

เลขอะตอมตางกน 3. กลมธาตไอโซโทน ไดแก 1. ( 𝑂8

15 , 𝑁714 , 𝐶6

13 , 𝐵512

, 𝐵𝑒411 , 𝐹9

16 ) 2. ( 𝐹9

17 , 𝑂8

16 , 𝑁7

15 , 𝐶614 , 𝐵5

13 , 𝐵𝑒412 )

3. ( 𝐵𝑒49 , 𝐵5

10 , 𝐶611 , 𝑁7

12 , 𝑂813 )

กลมธาตไอโซบาร ไดแก 1. ( 𝐶610

, 𝐵510 , 𝐵𝑒4

10 ) 2. ( 𝑁7

12 , 𝐶6

12 , 𝐵512 , 𝐵𝑒4

12 ) 3. ( 𝑂8

13 , 𝑁7

13 , 𝐶613 , 𝐵5

13 )

กรอบท 8

19

จ ำนว

นโปร

ตอน (Z

) เพม

ขน---

------

ขอสรป

1. ไอโซโทป คออะไร 2. แมสสเปกโตรมเตอร มสวนประกอบทส าคญกสวน อะไรบาง 3. เครองแมสสเปกโตรมเตอร มหลกการท างานอยางไร 4. จากตารางธาตดานลางน กลมธาตไอโซโทน และกลมธาตไอโซบาร เปนอยางไร

Z=12 Mg21 Mg22 Mg23 Mg24

Z=11 Stable Na19 Na20 Na21 Na22 Na23

Z=10 Radioactive Ne17 Ne18 Ne19 Ne20 Ne21 Ne22

Z=9 F16 F17 F18 F19 F20 F21

Z=8 O13 O14 O15 O16 O17 O18 O19 O20

Z=7 N12 N13 N14 N15 N16 N17 N18

Z=6 C9 C10 C11 C12 C13 C14 C15 C16 Isotope

Z=5 B8 B9 B10 B11 B12 B13 Isotone

Z=4 Be6 Be7 Be8 Be9 Be10 Be11 Be12

Z=3 Li5 Li6 Li7 Li8 Li9 Isobar

Z=2 He3 He4 He5 He6 He8

Z=1 H1 H2 H3

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

เฉลยขอสรปหนาถดไป

จ ำนวนนวตรอน(A-Z)เพมขน

ตารางท 20.6 ตารางธาตไอโซโทป ไอโซโทน และไอโซบาร(ส าหรบการขอสรปขอ 4)

กรอบท 9

20

o ค ำตอบขอสรป

1. (ธาตชนดเดยวกน ทมจ านวนโปรตอนเทากน แตมจ านวนนวตรอนตางกน มสมบตทางเคมเหมอนกนทกประการ เชน 𝐶6

12 , 𝐶613 , 𝐶6

14 )

2. (2 สวน ไดแก 1. สวนคดเลอกความเรว และ 2. สวนแยกมวล)

3. (ใชวเคราะหหามวลอะตอมของธาตตาง ๆ โดยอาศยหลกการเคลอนทของอนภาคประจไฟฟาในบรเวณทมสนามแมเหลกและสนามไฟฟา)

4. -กลมธาตไอโซโทน...คอธาตทมจ านวนนวตรอน (A-Z) ในนวเคลยสเทากน แตมจ านวนโปรตอนหรอเลขอะตอม(Z)ตางกน ดงนนกลมธาตไอโซโทนจงเปนกลมธาตทตางชนดกน

-กลมธาตไอโซบาร...คอธาตทมเลขมวล(A) ในนวเคลยสเทากน แตมทงจ านวนโปรตอนและจ านวนนวตรอนตางกน ดงนนกลมธาตไอโซบาร จงเปนกลมธาตทตางชนดกน

กรอบท 10

21

แบบฝกทกษะระหวางเรยน 2.1 เรองไอโซโทป

(ค าถามเปนแบบอตนยเตมค าตอบ จ านวน 5 ขอ 10 คะแนน)

o จงตอบค ำถำม หรออธบำยควำมหมำยของขอควำมตอไปน 1. ไอโซโทน (Isotone) คออะไร……………………………………………………………….. 2. จงแสดงใหเหนวา 𝐶6

13 , 𝑁714 และ 𝑂8

15 อยในกลมไอโซโทนเดยวกนหรอไม 𝐶6

13 มนวตรอน = .................................................................................................... 𝑁7

14 มนวตรอน = .................................................................................................... 𝑂8

15 มนวตรอน =..................................................................................................... 3. ไอโซบาร (Isobar) คออะไร.......................................................................................... 4. กลมไอโซบารตอไปน จงหาจ านวนนวคลออน นวตรอน และอเลกตรอน ในอะตอมปกต กลมไอโซบาร จ านวนนวคลออน จ านวนนวตรอน จ านวนอเลกตรอน

𝐶614

𝑁714

𝑂814

5. กลมไอโซบารตอไปน ใหหาจ านวนนวคลออน นวตรอน และอเลกตรอน ในอะตอมปกต กลมไอโซบาร จ านวนนวคลออน จ านวนนวตรอน จ านวนอเลกตรอน

𝐴𝑟1840

𝐾1940

𝐶𝑎2040

บนทกคะแนนครงน ไดคะแนน …… คะแนน คะแนนเตม 10 คะแนน

ตรวจค าตอบหนาถดไปครบ

กรอบท 11

นกเรยนจะตองไดคะแนนอยางนอย 5 คะแนน ถาไดนอยกวา 5 คะแนน นกเรยนตองยอนกลบไปศกษาสาระการเรยนรตามเนอหาบทเรยนอกครงครบ

22

เฉลยแบบฝกทกษะระหวางเรยน 2.1 เรองไอโซโทป

(ค าถามเปนแบบอตนยเตมค าตอบ จ านวน 5 ขอ 10 คะแนน)

o (ค าตอบ) 1. คอกลมนวไคลดชนดตางๆ ทมจ านวนนวตรอน (n) เทากน แตมเลขมวล A ตางกน (มโปรตอนตางกนจงเปนธาตคนละชนด) 2. 𝐶6

13 มนวตรอน = 13-6 = 7 ตว 𝑁7

14 มนวตรอน = 14-7 = 7 ตว 𝑂8

15 มนวตรอน = 15-8 = 7 ตว มนวตรอนเทากนจงอยในกลมไอโซโทนเดยวกน 3. คอกลมนวไคลดชนดตางๆ ทมเลขมวล (A) เทากน แตมเลขอะตอม (Z) ตางกน (เปนธาต

คนละชนดและมนวตรอนไมเทากน) 4.

กลมไอโซบาร จ านวนนวคลออน จ านวนนวตรอน จ านวนอเลกตรอน

𝐶614

𝑁714

𝑂814

14 14 14

8 7 6

6 7 8

5. กลมไอโซบาร จ านวนนวคลออน จ านวนนวตรอน จ านวนอเลกตรอน

𝐴𝑟1840

𝐾1940

𝐶𝑎2040

40 40 40

22 21 20

18 19 20

กรอบท 12

23

แบบฝกทกษะระหวางเรยน 2.2 เรองไอโซโทป

(ค าถามเปนแบบอตนยเตมค าตอบ จ านวน 3 ขอ 6 คะแนน)

o จงตอบค ำถำม หรออธบำยควำมหมำยของขอควำมตอไปน

1. เครองแยกมวลไอโซโทปของธาตใชหลกการแยกมวลอยางไร

2. อออนของ 𝐻𝑒24+1 มมวล m วงเขาเครอง mass spectrometer ดวยความเรว v0 ภายใน

สนามแมเหลก B สวนแยกมวลของเครองน จะท าใหอออนนนวงเปนทางโคงรศมเทาใด

3. ท าไมรศม R ของแนวการเคลอนทของไอโซโทปในสวนวเคราะหของแมสสเปกโตรมเตอรจงม หลายคา

นกเรยนจะตองไดคะแนนอยางนอย 3 คะแนน ถาไดนอยกวา 3 คะแนน นกเรยนตองยอนกลบไปศกษาสาระการเรยนรตามเนอหาบทเรยนอกครงครบ

ตรวจค าตอบหนาถดไปครบ

บนทกคะแนนครงน ไดคะแนน...........คะแนน(คะแนนเตม 6 คะแนน)

กรอบท 13

24

เฉลยแบบฝกทกษะระหวางเรยน 2.2 เรองไอโซโทป

(ค าถามเปนแบบอตนยเตมค าตอบ จ านวน 3 ขอ 6 คะแนน)

(ค ำตอบ) 1. ไอโซโทปของธาตทมมวล(m)มากกวา เมอเคลอนทผานสนามแมเหลกในสวนแยกมวลจะเคลอนทดวยรศมความโคง(R) มากกวาธาตทมมวลนอย 2. จาก Fแมเหลก = Fc qvB = mv2/R R = mv/qB

= mv0/eB ; ( e คอประจไฟฟา ของ 𝐻𝑒24 +1 )

ดงนน อออนจะวงเปนทางโคงดวยรศม = mv0/eB 3. เพราะแตละอนภาคทเปนไอโซโทปของธาตทเคลอนทเขามาในสวนแยกมวล จะมมวลตางกน ไอโซโทปทมมวลมาก จะมรศมความโคงมากกวาไอโซโทปทมมวลนอยกวา

กรอบท 14

25

แบบทดสอบหลงเรยน 3.1 เรอง ไอโซโทป

(ค าถามแบบปรนยเลอกค าตอบ จ านวน 5 ขอ 5 คะแนน เวลา 10 นาท)

o จงเลอกค ำตอบขอทถกทสดเพยงค ำตอบเดยว 1. กลมธาตในขอใดเปนกลมธาต Isotope

ก. 𝐻11 ; 𝐻1

2 ; 𝐻𝑒23 ข. 𝐶6

12 ; 𝐶613 ; 𝐶6

14 ค. 𝑁7

13 ; 𝐶614 ; 𝑁7

14 ง. 𝐻𝑒23 ; 𝐻1

3 ; 𝐻𝑒24

2. ขอใดเปนธาตไอโซโทป กมมนตภาพรงส

ก. 𝐶612 ข. 𝑂8

16 ค. 𝐶614 ง. 𝑁7

14 3. ธาตทอยในกลมไอโซโทป(Isotope) เดยวกนตองมอะไรเทากน

ก. เลขมวล ข. เลขอะตอม ค. จ านวนนวตรอน ง. จ านวนนวคลออน

4. ธาตทอยในกลมไอโซโตน(Isotone) ตองมอะไรเทากน ก. เลขมวล ข. เลขอะตอม ค. จ านวนนวตรอน ง. จ านวนนวคลออน

5. ธาตทอยในกลมไอโซบาร(Isobar) ตองมอะไรเทากน ก. เลขมวล ข. เลขอะตอม ค. จ านวนนวตรอน ง. จ านวนนวคลออน

บนทกคะแนนครงน ไดคะแนน ………. คะแนน คะแนนเตม 5 คะแนน

26

เฉลยแบบทดสอบหลงเรยน 3.1 เรอง ไอโซโทป

(ค าถามแบบปรนยเลอกค าตอบ จ านวน 5 ขอ 5 คะแนน เวลา 10 นาท)

(ค ำตอบ) 1. เฉลย ข. 2. เฉลย ค. 3. เฉลย ข. 4. เฉลย ค. 5. เฉลย ง.

27

แบบทดสอบหลงเรยน 3.2 เรอง ไอโซโทป

(ค าถามแบบอตนยเตมค าตอบ จ านวน 5 ขอ 10 คะแนน เวลา 20 นาท)

o จงตอบค ำถำม หรออธบำยควำมหมำยของขอควำมตอไปน 1. นวเคลยสโดยทวไป มสญลกษณทางนวเคลยร คอ 𝑋𝑍

𝐴 มความหมายดงน ………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………….. 2. ในภาวะปกต อะตอมจะมจ านวนอเลกตรอนรอบๆ นวเคลยสเปนปรมาณเทาใด ………………………………………………………………………………………………… 3. จ านวนอะไรในนวเคลยสทบอกใหทราบวาเปนอะตอมของธาตชนดเดยวกนหรอตางชนดกน ………………………………………………………………………………………………… 4. สมบตทางเคมของธาตตางๆ จะเหมอนกนหรอตางกนขนอยกบจ านวนอะไรในอะตอม ………………………………………………………………………………………………… 5. สมบตทางฟสกสหรอทางกายภาพของธาตชนดเดยวกนจะแตกตางกนขนอยกบจ านวน อะไรในนวเคลยสของอะตอม …………………………………………………………………………………………………

บนทกคะแนนครงน ไดคะแนน …… คะแนน (คะแนนเตม 10 คะแนน)

ตรวจค าตอบหนาถดไปครบ

28

เฉลยแบบทดสอบหลงเรยน 3.2 เรอง ไอโซโทป

(ค าถามแบบอตนยเตมค าตอบ จ านวน 5 ขอ 10 คะแนน เวลา 20 นาท)

(ค าตอบ) 1. X คอสญลกษณทางเคมของ ธาตหรออนภาคใดๆ A คอเลขมวล (mass number) หรอจ านวนนวคลออน เปนเลข จ านวนเตมท ใกลเคยงกบคามวลอะตอม ของธาตนนๆ

Z คอเลขอะตอม (atomic number) แสดงจ านวน ประจของนวเคลยสหรอ จ านวนโปรตอน (A-Z) คอ จ านวนนวตรอนทอยในนวเคลยส

2. มจ านวนเทากบจ านวนโปรตอนในนวเคลยส แตมประจไฟฟาตรงขามกบโปรตอน 3. จ านวนโปรตอนในนวเคลยสคอ Z เทากนจะเปนธาตชนดเดยวกน ถา Z ตางกนกเปน ธาตคนละชนด 4. ขนอยกบจ านวนอเลกตรอนในอะตอม เพราะเปนตวท าใหมการเปลยนแปลงทางเคม 5. ขนอยกบจ านวนนวตรอนในนวเคลยสตางกน เพราะท าใหมวลตางกน

29

ยนดดวยครบ นกเรยนสามารถผานการเรยนร

บทเรยนโปรแกรม เรองฟสกสนวเคลยร ชดท 4

ไอโซโทป

30

บรรณำนกรม นรนทร เนาวประทป. 2536. ฟสกส ม.6 เลม 2. กรงเทพมหานคร: ส านกพมพฟสกสเซนเตอร. ประมวล ศรผนแกว. 2540. พจนำนกรมฉบบภำพประกอบ ฟสกส เคม ชววทยำ.

กรงเทพมหานคร : บรษทโปรดค บค จ ากด. . 2543. ฟสกส : หลกสตรแหงชำตระดบมธยมศกษำ ( GCSE ) ของประเทศองกฤษ.

กรงเทพฯ: บรษท นานมบคส จ ากด. ภาควชาฟสกส. 2547. ฟสกส 2. พมพครงท 9. กรงเทพมหานคร : ส านกพมพแหงจฬาลงกรณ

มหาวทยาลย. สถาบนสงเสรมการสอนวทยาศาสตรและเทคโนโลย กระทรวงศกษาธการ. 2555. หนงสอเรยน

รำยวชำเพมเตมฟสกส เลม 5 ชนมธยมศกษำปท 4 - 6. กรงเทพมหานคร: องคการคาของ สกสค.

Beiser, Arthur. 1973. Concepts of Modern Physics. Second Edition. New York: McGraw – Hill Ltd.

Griffith , W. Thomas. 2007. The physics of everyday phenomena: a conceptual introduction to physics. Fifth edition. New York: The Mc Graw – Hill companies.

Marcelo Alonso: Edward J Finn. 1971. Fundamental university physics. Second Edition. Boston. Addison Wesley.

ภาควชาฟสกส มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคล. 2543. กำรเรยนกำรสอนฟสกสทวไปผำนทำงอนเตอรเนต. [ออนไลน]. เขาถงไดจาก http://www.atom.rmutphysics.com/.

สบคนเมอวนท 1 ตลาคม 2554 วกพเดยสารานกรมเสร. “นวเคลยรฟสกส” (ม.ป. ป.).[ ออนไลน]. เขาถงไดจาก

http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_physics .สบคนเมอวนท 1 ตลาคม 2554 สมาคมนวเคลยรแหงประเทศไทย. “วทยำศำสตรนวเคลยร”.[ออนไลน]. เขาถงไดจาก

http://www.nst.or.th/tech.htm .สบคนเมอวนท 1 ตลาคม 2554

31

1. ศกษาบทเรยนโปรแกรม เรองฟสกสนวเคลยร ไดจากเวบไซต กลมสำระกำรเรยนร

วทยำศำสตร โรงเรยนเทพศรนทร URL : http://www.sci-info-ds.com

ภำคผนวก

32

2. ศกษาบทเรยนโปรแกรมเรองเรองฟสกสนวเคลยร ไดจากเวบไซต โรงเรยน

เทพศรนทร ในเมนประชาสมพนธ(ลงคแนะน า) URL : http://www.debsirin.ac.th

เลอกเมน-ขำวประชำสมพนธ-ลงคแนะน ำ (ดงรป)

ภำคผนวก(ตอ)