The uncertain location of electrons - George Zaidan and Charles Morton

ที่อยู่ที่ไม่แน่นอนของอิเล็กตรอน - จอร์ช เซย์แดน (George Zaidan) และ ชาร์ล มอร์ตัน (Charles Morton)

Translator: Kelwalin Dhanasarnsombut Reviewer: Kanawat Senanan

You probably know that all stuff is made up of atoms

คุณคงรู้ว่าทุกอย่างนั้นประกอบขึ้นจากอะตอม

and that an atom

และอะตอมนั้น

is a really, really, really, really tiny particle.

มันก็เป็นอนุภาคที่เล็กแสนจะเล็ก

Every atom has a core,

ทุกอะตอมมีแกนกลาง

which is made up of at least one

ซึ่งประกอบขึ้นจาก

positively charged particle

อนุภาคประจุบวกหนึ่งอนุภาค

called a proton,

เรียกว่า โปรตอน

and in most cases,

และส่วนใหญ่แล้ว

some number of neutral particles called neutrons.

จะมีอนุภาคที่มีค่าประจุเป็นกลางที่เรียกว่า นิวตรอน อยู่จำนวนหนึ่ง

That core is surrounded

แกนกลางนั้นถูกห้อมล้อม

by negatively charged particles called electrons.

ด้วยอนุภาคประจุลบที่เรียกว่าอิเล็กตรอน

The identity of an atom is determined

ตัวตนของอะตอมนั้นถูกกำหนด

only by the number of protons in its nucleus.

โดยจำนวนของโปรตอนในนิวเคลียส

Hydrogen is hydrogen because it has just one proton,

ไฮโดนเจนเป็นไฮโดรเจนเพราะว่ามันมีเพียงหนึ่งโปรตอน

carbon is carbon because it has six,

คาร์บอนเป็นคาร์บอนเพราะว่ามันมีหกโปรตอน

gold is gold because it has 79,

ทองเป็นทองเพราะว่ามันมี 79 โปรตอน

and so on.

และอะไรแบบนั้น

Indulge me in a momentary tangent.

ให้ผมดื่มด่ำกับเรื่องนอกประเด็นสักครู่นะครับ

How do we know about atomic structure?

เราจะรู้ได้อย่างไรเกี่ยวกับโครงสร้างของอะตอม

We can't see protons, neutrons, or electrons.

พวกเราไม่เห็นโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน

So, we do a bunch of experiments

ดังนั้น เราทำการทดลอง

and develop a model for what we think is there.

และพัฒนาแบบจำลองสำหรับสิ่งที่เราคิดว่าอยู่ตรงนั้น

Then we do some more experiments

จากนั้นเราทำการทดลองอีก

and see if they agree with the model.

และดูว่าพวกมันเข้ากันกับแบบจำลองหรือไม่

If they do, great.

ถ้ามันเข้ากันได้ ก็เยี่ยมเลย

If they don't, it might be time for a new model.

ถ้ามันไม่ มันก็อาจถึงเวลาสำหรับแบบจำลองใหม่

We've had lots of very different models for atoms

พวกเรามีแบบจำลองต่างๆมากมายสำหรับอะตอม

since Democritus in 400 BC,

ตั้งแต่สมัยดีโมครีตุส (Democritus) ในช่วง 400 ปีก่อนคริสตกาล

and there will almost certainly

และมันก็เกือบจะแน่นอนเลยว่า

มันจะยังมีแบบจำลองใหม่มาเรื่อยๆ

be many more to come.

Okay, tangent over.

เอาล่ะ จบเรื่องนอกประเด็นแล้ว

The cores of atoms tend to stick together,

แก่นในของอะตอมมักจะเกาะอยู่ด้วยกัน

but electrons are free to move,

แต่อิเล็กตรอนนั้นเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ

and this is why chemists love electrons.

และนั้นเป็นเหตุว่าทำไมนักเคมีถึงได้ชอบอิเล็กตรอน

If we could marry them,

ถ้าพวกเราแต่งงานกับพวกมันได้นะ

we probably would.

พวกเราคงแต่งไปแล้ว

But electrons are weird.

แต่อิเล็กตรอนนั้นแปลกประหลาด

They appear to behave either as particles,

พวกมันมีพฤติกรรมเป็นได้ทั้งอนุภาค

like little baseballs,

เหมือนกับลูกเบสบอล

or as waves, like water waves,

หรือเป็นคลื่น เหมือนกับคลื่นน้ำ

depending on the experiment that we perform.

ขึ้นอยู่กับการทดลองที่เราทำ

One of the weirdest things about electrons

หนึ่งในสิ่งที่ประหลาดที่สุดสำหรับอิเล็กตรอนก็คือ

is that we can't exactly say where they are.

พวกเราไม่สามารถบอกได้อย่างชัดๆ ว่าพวกมันอยู่ตรงไหน

It's not that we don't have the equipment,

มันไม่ใช่ว่าเราไม่มีอุปกรณ์

it's that this uncertainty

มันเป็นเพราะว่าความไม่แน่นอนนี้

is part of our model of the electron.

เป็นส่วนหนึ่งของแบบจำลองของอิเล็กตรอน

So, we can't pinpoint them, fine.

ดังนั้น พวกเราไม่สามารถที่จะบ่งชี้ได้ชัด เอาเหอะ

But we can say there's a certain probability

แต่เราสามารถบอกได้ถึงความน่าจะเป็น

of finding an electron in a given space

ในการที่จะพบอิเล็กตรอนในพื้นที่หนึ่ง

around the nucleus.

รอบๆนิวเคลียส

And that means that we can ask the following question:

และนั้นหมายความว่าเราสามารถถามคำถามดังนี้:

If we drew a shape around the nucleus

ถ้าเราวาดรูปทรงรอบๆนิวเคลียส

such that we would be 95% sure

ซึ่งจะทำให้เรามั่นใจได้ 95%

of finding a given electron within that shape,

ว่าจะพบอิเล็กตรอนในรูปทรงนั้น

what would it look like?

รูปทรงที่ว่าควรมีหน้าตาอย่างไร

Here are a few of these shapes.

นี่เป็นรูปร่างบางรูป

Chemists call them orbitals,

นักเคมีเรียกพวกมันว่า ออร์บิทัล (orbital)

and what each one looks like

และพวกมันหน้าตาต่างกันไป

depends on, among other things,

ขึ้นอยู่กับหลายๆปัจจัย หนึ่งในนั้นก็คือว่า

how much energy it has.

มันมีพลังงานมากแค่ไหน

The more energy an orbital has,

ยิ่งมันมีพลังงานมาก

the farther most of its density is

ความหนาแน่นส่วนใหญ่ของมันยิ่งอยู่ห่างออกไปมาก

from the nucleus.

จากนิวเคลียส

By they way, why did we pick 95%

แต่จะว่าไปนะ ทำไมเราต้องเลือก 95%

and not 100%?

ไม่ 100%

Well, that's another quirk

อืม มันมีจุดพลิกแพลงอีกอย่าง

of our model of the electron.

ในแบบจำลองอิเล็กตรอนของเรานี้

Past a certain distance from the nucleus,

เมื่อระยะห่างจากนิวเคลียสผ่านจุดหนึ่งไปแล้ว

the probability of finding an electron

ความน่าจะเป็นในการพบอิเล็กตรอนนั้น

starts to decrease

จะเริ่มลดลง

more or less exponentially,

เกือบที่จะเป็นแบบเอกซ์โพเนนเชียล

which means that while it will approach zero,

ซึ่งหมายถึงว่า ระหว่างที่มันเข้าใกล้ศูนย์

it'll never actually hit zero.

มันจะไม่มีวันอยู่ที่ศูนย์จริงๆ

So, in every atom,

ดังนั้น ในทุกอะตอม

there is some small, but non-zero, probability

มันมีความน่าจะเป็นที่น้อยมากๆ แต่ก็ไม่ถึงกับศูนย์

that for a very, very short period of time,

ในช่วงเวลาหนึ่งๆ ที่สั้นมากๆ

one of its electrons

หนึ่งในเหล่าอิเล็กตรอนของมัน

is at the other end of the known universe.

อยู่ที่อีกมุมหนึ่งของเอกภพที่เรารู้จัก

But mostly electrons stay close to their nucleus

แต่โดยส่วนใหญ่แล้ว อิเล็กตรอนอยู่ใกล้ๆกับนิวเคลียสของพวกมัน

as clouds of negative charged density

ดั่งเมฆความหนาแน่นของประจุลบ

that shift and move with time.

ที่เคลื่อนและย้ายไปตามเวลา

How electrons from one atom

การที่อิเล็กตรอนจากอะตอมหนึ่ง

interact with electrons from another

มีปฏิสัมพันธ์กับอิเล็กตรอนจากอีกอะตอมนั้น

determines almost everything.

กำหนดเกือบจะทุกสิ่งทุกอย่าง

Atoms can give up their electrons,

อะตอมสามารถที่จะให้ (จ่าย) อิเล็กตรอน

surrendering them to other atoms,

ให้กับอะตอมอื่น

or they can share electrons.

หรือพวกมันสามารถที่จะใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน

And the dynamics of this social network

และพลวัตของเครือข่ายทางสังคมนี้

are what make chemistry interesting.

เป็นอะไรที่ทำให้เคมีเป็นวิชาที่น่าสนใจ

From plain old rocks

จากหินเก่าๆแสนธรรมดา

to the beautiful complexity of life,

ไปจนถึงชีวิตอันซับซ้อนแสนวิจิตร

the nature of everything we see,

ธรรมชาติของทุกอย่างที่เราเห็น

hear,

ได้ยิน

smell, taste, touch, and even feel

ได้รับรส

ได้กลิ่น

ได้สัมผัส

และแม้กระทั่งได้รู้สึก

is determined at the atomic level.

ได้ถูกกำหนดในระดับอะตอม