วงจรอิเล็กตรอน

อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสเป็นวงโคจร โดยมีแรงเหวี่ยงออกจากจุดศูนย์กลางแต่เนื่องจากถูกแรงดึงดูดของโปรตอนในนิวเคลียสดึงดูด ทำให้อิเล็กตรอนวิ่งเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสเป็นวงโคจร ที่มีระดับคงที่ระยะห่างเป็นวงๆ หลายระดับหลายระยะห่าง ขึ้นอยู่กับจำนวนอิเล็กตรอนและโปรตอนในแต่ละอะตอมของวัตถุธาตุ

          โครงสร้างภายนอกของวัตถุธาตุหรือสสารแต่ละชนิดมีความแตกต่างกัน ทั่งนี้เป็นเพราะว่าโครงสร้างแต่ละอะตอมของวัตถุธาตุหรือสสารแต่ละชนิดมีจำนวนโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอนไม่เท่ากัน ดังนั้นเมื่อรวมตัวเป็นโมเลกุล หรือรวมเป็นวัตถุหรือสสาร ย่อมทำให้โครงสร้างภายนอกที่เห็นแตกต่างกันไป ตัวอย่างอะตอมเช่น 1 อะตอมของฮีเลียม มีโปรตอน 2 ตัว และอิเล็กตรอน 2 ตัว หรือ 1 อะตอมของอะลูมิเนียม

           จะเห็นได้ว่าอิเล็กตรอนที่วิ่งเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสนั้นถูกบรรจุไว้เป็นวงๆแต่ละวงโคจรสามารถบรรจุอิเล็กตรอนไม่เท่ากัน การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียสนั้น ในความเป็นจริงไม่ได้วิ่งเคลื่อนที่เประบบ แต่จะวิ่งเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสในทุกๆทาง แสดงดังรูป

            การจัดการจำนวนอิเล็กตรอนที่วิ่งเคลื่อนที่ในแต่ละวงโคจรจะมีความแตกต่างกันไป มาตรฐานของจำนวนอิเล็กตรอนในแต่ละวง สามารถทราบได้โดยใช้สูตรดังนี้

จำนวนที่มากที่สุดของแต่ละวง =

เมื่อ N = ลำดับที่วงโคจรที่อยู่ห่างออกไปจากนิวเคลียส

ลำดับวงโคจรของอิเล็กตรอนที่วิ่งรอบนิวเคลียสจะถูกเรียกว่า ชั้นของวงโคจร (Shell) ถูกกำกับด้วยตัวอักษรเป็นลำดับจากค่าน้อย (วงที่ติดนิวเคลียส) ไปหาค่ามาก (วงที่อยู่ห่างนิวเคลียสมากที่สุด) เรียงลำดับจากตัวอักษรคือ K,L,M,N,O,P และ Q หรือแทนค่าด้วยตัวเลขตามชั้นวงโคจรได้เป็น 1,2,3,4,5,6 และ 7 ชั้นวงโคจรแทนค่าด้วยตัวอักษร แสดงดังรูป

เมื่อนำสูตรการหาจำนวนอิเล็กตรอนมากที่สุดของวงโคจรมาแทนค่าด้วยลำดับชั้นของวงโคจร จะสามารถทราบจำนวนอิเล็กตรอนที่บรรจุได้มากสุดออกมา แสดงตัวอย่างการคำนวณได้ดังนี้

           จากตัวอย่างการคำนวณหาค่าจำนวนมากที่สุดของอิเล็กตรอนที่บรรจุได้ในแต่ละชั้นของวงโคจร พบว่าชั้นที่ติดกับนิวเคลียสสามารถบรรจุอิเล็กตรอนได้น้อยที่สุด และแต่ละชั้นที่ห่างออกมาสามารถบรรจุอิเล็กตรอนได้เพิ่มมากขึ้นเป็นลำดับ ทั้งนี้เพราะระดับพลังงานของอิเล็กตรอนในอะตอม ถ้าอยู่ใกล้นิวเคลียสจะมีพลังงานต่ำ ถ้าอยู่ห่างจากนิวเคลียสจะมีพลังงานสูง

อะตอม

จากการศึกษาโครงสร้างภายในของวัตถุหรือสสารต่างๆ พบว่ามีส่วนประกอบเล็กๆของวัตถุหรือสสารเหมือนกัน โดยเมื่อทำการแยกวัตถุหรือสสารออกให้เหลือส่วนเล็กๆ จะได้โมเลกุลแยกออกอีกได้อะตอม นำอะตอมมาแยกออกอีกได้ นิวเคลียสและอิเล็กตรอนภายในนิวเคลียสยังประกอบด้วยนิวตรอนและโปรตอน โครงเหล่านี้เล็กมากจนไม่สามารถมองได้ด้วยตาเปล่า เหมือนกับเชื้อโรค การมองต้องใช้กล้องจุลทรรศน์ขยายเป็นพันล้านเท่าจึงจะมองเห็นอะตอมได้

            การแยกน้ำออกเป็นส่วนประกอบเล็กๆ เมื่อนำสสารเช่นน้ำมาแยกออกจนเหลือส่วนที่เล็กที่สุดที่ยังคงคุณสมบัติของสสารนั้นอยู่ เรียกส่วนนี้ว่า โมเลกุล (Molecule) เช่น น้ำเมื่อแยกให้เหลือส่วนที่เล็กที่สุดของน้ำที่ยังแสดงให้เห็นว่ายังเป็นน้ำอยู่ เรียกว่า โมเลกุลของน้ำ แต่โมเลกุลยังไม่ใช้ส่วนที่เล็กที่สุดจริง เพราะภายในโมเลกุลยังมีส่วนที่เล็กกว่าประกอบรวมกันอยู่ เมื่อแยกโมเลกุลให้เป็นส่วนย่อยลงไปอีก จะได้อะตอม (Atom) โดยถือว่าอะตอมเป็นส่วนที่เล็กที่สุดของสสาร การแยกสสารถึงอะตอมแล้ว สภาพของสสารนั้นจะเปลี่ยนแปลงไป ไม่คงสภาพของสสารเดิม เช่น น้ำในขณะเป็นโมเลกุล ยังบอกได้ว่านั้นคือน้ำ แต่ในขณะที่เป็นอะตอมไม่สามารถบอกได้ว่านั้นคือน้ำ กลายเป็นอะตอมของไฮโดรเจน (H) และอะตอมของออกซิเจน (O) เพราะโครงสร้างของน้ำประกอบขึ้นจากการรวมตัวของไฮโดรเจน และออกซิเจน โดยมีไฮโดเจนสองอะตอมและออกซิเจนหนึ่งอะตอม รวมกันขึ้นเป็นน้ำหนึ่งโมเลกุล ในวัตถุหรือสสารต่างๆ แต่ละโมเลกุลมีส่วนประกอบของอะตอมธาตุแตกต่างกัน

เมื่อนำอะตอมของวัตถุหรือสสารต่างๆ มาทำการวิเคราะห์ พบว่าส่วนประกอบของโครงสร้างอะตอม ภายในประกอบด้วยนิวเคลียส (Nucleus) อยู่ตอนกลางของอะตอมจะหยุดนิ่งอยู่กับที่ ภายในนิวเคลียสมีส่วนประกอบของประจุไฟฟ้าบรรจุอยู่คือ โปรตอน (Proton) มีประจุไฟฟ้าเป็นบวก (+) และนิวตรอน (Neutron)  ไม่มีประจุไฟฟ้า ถือว่าเป็นกลางทางไฟฟ้า ส่วนรอบๆนิวเคลียสมีอิเล็กตรอนวิ่งเคลื่อนที่วนรอบนิวเคลียส อิเล็กตอนมีประจุไฟฟ้าเป็นลบ (-)

ความเป็นมาของไฟฟ้ากับมนุษย์

มนุษย์เรารู้จักไฟฟ้ามานานกว่า 2,000 ปีแล้ว แต่ไม่มีใครบอกได้ว่ามันคืออะไร ทราบแต่เพียงว่ามันคือพลังงานรูปหนึ่งที่สามารถเปลี่ยนพลังงานกลเป็นพลังงานความร้อน แสง และเสียง เป็นต้น ตามประวัติศาสตร์กล่าวว่านักวิทยาศาสตร์ชาวกรีกชื่อเทเลส (Theles) เกิดอยู่ในระหว่างก่อนปี พ.ศ. 3-81 ได้นำแท่งอำพันมาขัดสีกับผ้าขนสัตว์ แท่งอำพันที่เกิดความร้อนขึ้นนั้นจะมีอำนาจดูดสิ่งของเบาๆได้ เช่น ผม กระดาษชิ้นเล็กๆ เป็นต้น จึงได้ตั้งชื่อเป็นภาษากรีกว่า อิเล็กตรอน (Electron)

          ต่อจากนั้นมาประมาณ 2,000 ปี คือราว พ.ศ. 2148 ดร.กิลเบอร์ต (Dr.Gillbert) เป็นชาวอังกฤษ ได้รื้อฟื้นหลักการของไฟฟ้าสถิตของเทเลส โดยนำเอาผ้าแพรผ้าขนสัตว์มาถูกับแท่งแก้ว แท่งยางสน แท่งกำมะถัน และนำไปทดลองดูดของเบาๆ ได้รับผลสำเร็จเช่นเดียวกันจึงได้ตั้งชื่อไฟฟ้าที่เกิดขึ้นใหม่ว่าไฟฟ้า (Electricity) จากคำนี้เองได้นำมาใช้จนถึงปัจจุบัน

            วัตถุทุกชนิดที่อยู่บนโลก เมื่อมองอย่างผิวเผินจากภายนอก สามารถบอกได้ว่ามีความแตกต่างกัน การมองอย่างไม่มีการศึกษาวิเคราะห์วิจัย จะไม่สามารถบอกได้ว่าวัตถุเหล่านั้นแตกต่างกันเพราะอะไร แต่ถ้ามองอย่างรอบคอบและทำการศึกษาวิเคราะห์วิจัยไปพร้อมๆกันก็จะพบว่าวัตถุต่างๆที่อยู่บนโลกมีความแตกต่างกันเพราะโครงสร้างส่วนเล็กๆ ที่รวมตัวกันขึ้นมาเป็นวัตถุเหล่านั้นแตกต่างกัน แต่พบว่าภายในโครงสร้างวัตถุเหล่านั้น มีส่วนประกอบที่รวมตัวขึ้นมาเป็นวัตถุมีลักษณะเหมือนกันคือมี โมเลกุล อะตอม นิวเคลียส นิวตรอน โปรตอน และอิเล็กตรอนเหมือนกัน 

ไฟฟ้ากับมนุษย์

มนุษย์รู้จักไฟฟ้ามานานมากกว่า 2,000 โดยเรียกชื่อว่าอิเล็กตรอน หลังจาก 2,000 ปีให้หลังจึงเรียกใหม่ว่า ไฟฟ้า ใช้จนถึงปัจจุบัน

            โครงสร้างของวัตถุ สสาร หรือธาตุต่างๆ ทุกชนิด ประกอบด้วย โมเลกุล อะตอม นิวเคลียส โปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน

          อะตอมของวัตถุ สสารหรือธาตุต่างๆ ประกอบด้วยนิวเคลียสที่บรรจุโปรตอน และนิวตรอนไว้ และมีอิเล็กตรอนวิ่งเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสไปตามชั้นวงโคจร

            วัตถุ สสาร หรือธาตุแต่ละชนิด ในแต่ละอะตอมจะประกอบด้วยจำนวนโปรตอนนิวตรอน และอิเล็กตรอนแตกต่างกัน อิเล็กตรอนที่วิ่งรอบนิวเคลียสนั้นจะถูกจัดเป็นชั้นวงโคจรที่แต่ละชั้นวงโคจรมีจำนวนอิเล็กตรอนบรรจุอยู่ได้ไม่เท่ากัน

            วาเลนซ์อิเล็กตรอน คือ อิเล็กตรอนวงนอกสุดของอะตอมธาตุนั้นๆ เป็นตัวการสำคัญที่ทำให้เกิดปฏิกิริยาต่างๆ เป็นตัวบงชี้คุณสมบัติของวัตถุธาตุแต่ละชนิด เป็นตัวทำให้เกิดค่าความต้านทานของวัตถุธาตุต่างกัน

            ทุกๆอะตอมของวัตถุ สสาร หรือธาตุต่างๆ มีประจุไฟฟ้าอยู่ภายในอะตอมนั้นๆคือโปรตอนมีประจุไฟฟ้าบวก (+) และอิเล็กตรอนมีประจุไฟฟ้าลบ (-) ในสภาวะปกติประจุไฟฟ้าทั้งสองสมดุลกันคือ เป็นกลางทางไฟฟ้า เมื่อมีการเคลื่อนที่ของอะตอมอิเล็กตรอนอิสระถ่ายเทไปของอะตอมอื่นๆ อะตอมจึงจะแสดงศักย์ไฟฟ้าขึ้นมา            

การปฐมพยาบาลผู้ถูกไฟฟ้าดูด

การนวดหัวใจ

            เมื่อพบว่าหัวใจของผู้ป่วยหยุดเต้น โดยฟังเสียงการเต้นของหัวใจ และการจับชีพจรดูการเต้นของหลอดเลือดแดงที่ขาหนีบ ที่ข้อพับแขนหรือข้อมือ ต้องรีบทำการช่วยให้หัวใจกลับเต้นขึ้นมาทันทีด้วยการนวดหัวใจ มีวิธีการปฏิบัติดังนี้

1.ให้ผู้ป่วยนอนราบกับพื้นแข็งๆหรือใช้ไม้กระดานรองที่หลังของผู้ป่วย ผู้ปฐมพยาบาลคุกเข่าลงด้านขวาหรือด้านซ้ายบริเวณหน้าอกผู้ป่วย คลำหาส่วนล่างสุดของกระดูกอกที่ต่อกับกระดูกซี่โครง โดยใช้นิ้วสัมผัสชายโครงไล่ขึ้นมา ถ้าคุกเข่าด้านขวาใช้มือคลำหากระดูกอก หากคุกเข่าด้านซ้ายใช้มือซ้ายคลำกระดูกอกตำแหน่งส่วนล่างสุดของกระดูกอก

2.เมื่อนิ้วสัมผัสชายโครงแล้ว เลื่อนนิ้วมาตรงกลางจนกระทั่งนิ้วนางปลายกระดูกหน้าอกได้ ให้ปลายนิ้วกลางวางบนกระดูกหน้าอกต่อจากนิ้วนาง

3.วางมืออีกข้างทับบนหลังมือที่วางในตำแหน่งที่ถูกต้อง เหยียดนิ้วมือตรงและเกี่ยวนิ้วมือ 2 ข้างเข้าด้วยกัน เหยียดแขนตรงโน้มตัวตั้งฉากกับอกผู้ป่วยให้กระดูกลดระดับลง 1.5-2 นิ้ว เมื่อกดสุดให้ผ่อนมือทันที โดยที่ตำแหน่งมือไม่ต้องเลื่อนจากจุดที่กำหนด ขณะกดหน้าอกนวดหัวใจ ห้ามใช้นิ้วมือกดลงบนซี่โครงผู้ป่วย

4.ขณะกดหน้าอกแต่ละครั้งต้องนับจำนวนครั้งที่กดดังนี้ หนึ่ง และสอง และสาม และสี่ และห้า....โดยกดหน้าอกทุกครั้งที่นับตัวเล็ก และปล่อยมือตอนคำว่า ”และ” สลับกันไป ให้ได้อัตราการกดประมาณ 90-100 ครั้ง/นาที

5.ถ้าผู้ปฏิบัติมีคนเดียว ให้นวดหัวใจ 15 ครั้ง สลับกับการเป่าปาก 2 ครั้ง ทำสลับกันเช่นนี้จนครบ 4 รอบแล้วตรวจชีพจรและการหายใจ หากคลำชีพจรไม่ได้ต้องนวดหัวใจต่อ แต่ถ้าคลำชีพจรได้และยังไม่หายใจต้องเป่าปากต่อไปอย่างเดียว

6.ถ้ามีคนปฏิบัติ 2 คน ให้นวดหัวใจ 5 ครั้ง สลับกับการเป่าปาก 1 ครั้ง โดยขณะที่เป่าปาก อีกคนต้องหยุดนวดหัวใจ

7.ในเด็กอ่อนหรือเด็กแรกเกิด การนวดหัวใจใช้นิ้วเพียง 2 นิ้ว กดบริเวณกึ่งกลางกระดูกหน้าอกให้ได้อัตราการกดประมาณ 100-120 ครั้ง/นาที

8.การนวดหัวใจต้องทำอย่างระมัดระวังและถูกวิธี มิเช่นนั้นอาจทำให้กระดูกซี่โครงหักตับและม้ามแตกได้ โดยเฉพาะในเด็กเล็กต้องใช้ความระมัดระวังเป็นพิเศษ