อะตอม

อะตอม คือ นิวเคลียร์กับอิเล็กตรอน

อะตอมมีขนาดประมาณ 0.1-0.5 นาโนเมตร คุณสมบัติเกือบทั้งหมดของอะตอมถูกกำหนดโดยจำนวนโปรตอนเรียกว่า เลขอะตอม มักเขียนแทนด้วย Z และมักใช้ชื่อธาตุแทนเลขอะตอม
ธาตุ คือ สิ่งที่ประกอบด้วยอะตอมที่มีจำนวนโปรตอนเท่ากัน
ไอโซโทป คือ อะตอมที่มีจำนวนโปรตอนเท่ากัน แต่มีนิวตรอนไม่เท่ากัน

อะตอมที่ง่ายที่สุด คือ อะตอมของไฮโดรเจน ประกอบด้วยโปรตอน 1 ตัว และ อิเล็กตรอน 1 ตัว สามารถคำนวณออบิทอลและระดับพลังงานจากสมการเชรอดิงเจอร์ได้

อะตอมที่มีอิเล็กตรอนมากกว่า 1 ตัว เช่น ฮีเลียม สามารถจัดเรียงชั้นพลังงานได้คล้ายกับอะตอมของไฮโดรเจน โดยมีออบิทอลดังนี้
1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s ~ 3d < 4p < 5s
อิเล็กตรอนไม่สามารถอยู่สภาวะเดียวกันได้ ทำให้แต่ละออบิทอลมีอิเล็กตรอนได้ไม่เกิน 2 ตัว เนื่องจากมี 2 สภาวะสปินขึ้นและลง
ที่สภาวะพื้น อิเล็กตรอนจะอยู่ในออบิทอลที่พลังงานต่ำสุดเรียงขึ้นมา จนถึงออบิทอล 4s และ 3d ที่มีระดับพลังงานใกล้เคียงกัน ระดับพลังงานรวมจะต่ำกว่าเมื่ออิเล็กตรอนอยู่ในออบิทอล 3d ครบในโครเมียม (24Cr) และทองแดง (29Cu)

การจัดเรียงอิเล็กตรอนของธาตุมีดังนี้

1. H : 1s¹
2. He: 1s²
3. Li: 1s²2s¹
4. Be: 1s²2s²
5. B : 1s²2s¹2p¹
6. C : 1s²2s²2p²
7. N : 1s²2s²2p³
8. O : 1s²2s²2p⁴
9. F : 1s²2s²2p⁵
10. Ne: 1s²2s²2p⁶
11. Na: [Ne]3s¹
12. Mg: [Ne]3s²
13. Al: [Ne]3s²2p¹
14. Si: [Ne]3s²2p²
15. P : [Ne]3s²2p³
16. S : [Ne]3s²2p⁴
17. Cl: [Ne]3s²2p⁵
18. Ar: [Ne]3s²2p⁶
19. K : [Ar]4s¹
20. Ca: [Ar]4s²
21. Sc: [Ar]4s¹3d¹
22. Ti: [Ar]4s²3d²
23. V : [Ar]4s²3d³
24. Cr:*[Ar]4s¹3d⁵
25. Mn: [Ar]4s²3d⁵
26. Fe: [Ar]4s²3d⁶
27. Co: [Ar]4s²3d⁷
28. Ni: [Ar]4s²3d⁸
29. Cu:*[Ar]4s¹3d¹⁰
30. Zn: [Ar]4s²3d¹⁰
31. Ga: [Ar]3d¹⁰4s²4p¹
32. Ge: [Ar]3d¹⁰4s²4p²
33. As: [Ar]3d¹⁰4s²4p³
34. Se: [Ar]3d¹⁰4s²4p⁴
35. Br: [Ar]3d¹⁰4s²4p⁵
36. Kr: [Ar]3d¹⁰4s²4p⁶

การจัดเรียงอิเล็กตรอนของ 36 ธาตุแรก ทำให้จัดคุณสมบัติของธาตุได้เป็น 4 แถว แถวละ 8 หมู่ กับธาตุทรานซิชัน21-30 ที่มีอิเล็กตรอนวงนอกสุดใกล้ออบิทอล 3d เรียกการจัดเรียงธาตุเป็นตารางนี้ว่าตารางธาตุ

1 H								2 He
3 Li	4 Be		5 B	6 C	7 N	8 O	9 F	10 Ne
11 Na	12 Mg		13 Al	14 Si	15 P	16 S	17 Cl	18 Ar
19 K	20 Ca	*	31 Ga	32 Ge	33 As	34 Se	35 Br	36 Kr
21 Sc	22 Ti	23 V	24 Cr	25 Mn	26 Fe	27 Co	28 Ni	29 Cu	30 Zn