原子量测定的历史回顾

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原子结构的历史与发展

原子结构的历史与发展

原子结构的历史与发展在科学发展的历史上,原子结构的研究一直是一个重要的领域。

通过对原子结构的研究,我们才能更好地理解物质的本质和性质。

本文将回顾原子结构的历史发展,并探讨一些重要的里程碑和突破。

一、古代对原子的探索在古代,有许多不同文化中的哲学家和科学家对原子的存在提出了一些假设。

例如,古希腊的莱克希泽斯和德谟克利特提出了“原子”这个概念,他们认为物质由不可分割的原子构成。

虽然这些假设没有经过科学实验的验证,但它们在原子理论的发展中起到了重要的推动作用。

二、道尔顿的原子理论19世纪初期,英国科学家约翰·道尔顿提出了著名的原子理论。

他认为,原子是物质的基本单元,并且具有不可分割的性质。

他进一步提出了一些规则,如反应中的原子比例和化学反应中原子的重新组合。

道尔顿的理论为后来对原子结构的研究奠定了基础。

三、卢瑟福的金箔散射实验20世纪初,英国科学家欧内斯特·卢瑟福进行了一系列的金箔散射实验,这些实验对原子结构的理解产生了重大影响。

他发现,大部分的α粒子可以穿透金箔,但有少数粒子会发生反向散射。

通过这些实验,卢瑟福提出了原子具有一个小而带正电荷的核心,并且绝大多数的原子体积是由电子构成的空间所占据的。

这项发现为后来的原子模型提供了重要线索。

四、波尔的量子理论20世纪早期,丹麦物理学家尼尔斯·波尔提出了著名的波尔模型。

他基于卢瑟福的研究成果,将电子的能级理论与经典力学相结合,并提出了电子围绕原子核的轨道。

这个模型解释了原子光谱的特征,为量子力学的发展打下了基础。

五、量子力学的诞生量子力学的诞生可以追溯到20世纪20年代。

在这个时期,许多科学家,如斯海尔、德布罗意和海森堡,共同努力,推动了量子理论的发展。

量子力学提供了一种全新的解释和理解原子结构的框架,其中最著名的是薛定谔方程。

量子力学的出现彻底颠覆了经典力学的观念,为后来的原子结构研究提供了更深入、更准确的解释。

六、现代原子结构理论随着科技的发展和实验技术的进步,科学家对原子结构的理解变得更加完善和精确。

人教版化学教科书元素周期表和相对原子质量表的内容变化与解读-最新资料

人教版化学教科书元素周期表和相对原子质量表的内容变化与解读-最新资料

人教版化学教科书元素周期表和相对原子质量表的内容变化与解读一、历史的回顾——化学教科书中元素周期表和相对原子质量表的起源元素周期表是元素周期律的具体表现形式,形象地展示了元素之间的内在联系与递变关系,使化学学习和研究变得有规律可循;相对原子质量是自然科学中的重要基本数据,是进行化学定量研究的基石。

二者历来受到化学家和化学教育工作者的高度重视。

清朝末年我国最早出现的一批化学教科书,如1903年商务印书馆出版的《最新中学教科书化学》列入了“原质简要表”(“原质”即元素)。

表中将相对原子质量称为“元重”,列举了68种元素的中文名称、元素符号、相对原子质量和发现日期,可谓相对原子质量表的雏形。

1905年商务印书馆出版的《化学新教科书》在附录中加入了“周期律表”和“金类之比热、原子量及原子热”,开始使用了原子量[1]这一名词。

相对原子质量以前称原子量,根据我国国家标准GB3102.8-1993,目前在国内教科书和文献中大都使用相对原子质量(relative atomic mass)。

而出于习惯,部分国外组织和文献仍使用原子量(atomic weight)的说法,如国际纯粹与应用化学联合会下属的原子量与同位素丰度委员会(Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights)及其发布的《Atomic weights of the elements》。

两种说法在当下文献中均有出现,目前学术界尚有争议,而1907年中国图书公司出版的《最新化学理论解说》[2]中则已经出现了和现代教科书中形式非常接近的元素周期表和原子量表(图1)。

百年来,元素周期表和相对原子质量表出现在不同时期各种版本的化学教科书中,成为公众视野中化学学科的一个标志性符号。

元素周期表和相对原子质量表是自然界中物质固有规律和性质的具体体现,因而具有一定的客观性和相对稳定性,其基本形式百年来没有发生根本变化。

化学史

化学史

79
80 81
102.9055 (2) 82 106.42 (1) 83
几个数据
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原子核模型建立以后,原子 和分子光谱的理论也相继建 立。新的光谱分析方法也被 用来研究同位素。1929年,
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1931年门采尔等人提出:应 该有质量为2的同位素,并
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估计出:1H:2H=4500:1; 1930年,美国尤里等人,通 过对液氢蒸发的方法发现了 重氢,后来有人工合成了3H。
化学家们用分子光谱发现了
13C、15N、17O、18O等多种
同位素。
原子量测定的重要性
• 原子测量的重要性, 正如我国化学家傅鹰 所说:没有可靠的原 子量,就没可靠的分 子式,就不可能了解 化学反应的意义,就 不肯能有门捷列夫的 周期表。没有周期表, 则现代化学的发展, 特别是无机化学的发 展是不可想象的。
第四节
超铀元素的合成与 现代元素周期理论
元素周期表的补充
化学元素周期律的建立和发展,在化学史发展的 历史中,有着十分重要的地位。在现代化学的发展中, 也还仍然有着重要的作用。 在20世纪20年代末,在从1号元素氢到92号元素 铀构成的周期表中,还有43、61、85、87号元素尚 未发现。这四个元素都有放射性。1937年,佩里厄和 赛格瑞用氘轰击钼制出了43号元素锝;1939年,佩雷 在铀的天然放射系中找到87号元素,命名为钫。1940 年,考尔森、塞格勒、麦肯西等人,用粒子轰击铋, 得到了85号元素,命名为砹。1945年美国橡树岭国立 实验室的马林斯基、哥伦丁宁、考耶尔用中子轰击钕 获得了61号元素,命名为钷。
这样一来化学原子量单位要比物理原子 量单位大万分之三。使各种元素的化学 原子量数值比物理原子量数值小。因此 化学原子量与物理原子量之间的换算关 系为:物理原子量= 1. 000275×化学原子 量。为了求得原子量基准的统一,

原子量测定的历史回顾资料

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原子量测定的历史回顾原子量的测定在化学发展的历史进程中,具有十分重要的地位。

正如我国著名化学家傅鹰先生所说:“没有可靠的原子量,就不可能有可靠的分子式,就不可能了解化学反应的意义,就不可能有门捷列夫的周期表。

没有周期表,则现代化学的发展特别是无机化学的发展是不可想象的”,在已建立了科学的原子量基准,并且通过相当完善精密的原子量测定方法测得足够精确的原子量数值的今天,我们回顾一下化学科学发展进程中这段重要史实,对于深入研究化学发展规律,帮助我们正确理解和使用原子量,无疑是大有稗益的。

一、道尔顿的开山之功英国著名的化学家道尔顿(J.Dalton,1766~1844)在提出原子论观点的同时,就为确定不同元素原子的相对重量作了努力。

从而成为化学史上测定原子量的第一人,成为这一领域的拓荒者。

在当时的历史条件下,要确定各种元素的相对重量并非易事。

这首先要确立一个相对标准,既以谁为参照基准。

其次要有准确的定量分布手段,并且要明确单质和化合物分子中元素原子的数目,这在当时对于大多数化合物是很难做到的。

正是由于这个原因,道尔顿只能采用主观武断的方法规定不同元素的原子化合形成化合物的原子数目比。

例如,他认为水是由1个氧原子和1个氢原子组成的。

这祥,根据当时拉瓦锡(voisier,1743~1794)对水的重量分析的结果,以他选择的氢原子的相对重量为1做基准,算得氧原子相对重量为5.5。

1803年10月21日,道尔顿在曼彻斯特的“文学和哲学学会”上阐述他的原子论观点时,第一次公布了6种元素的原子相对重量,但他没有宣布数据的实验根据。

此后,他又先后于1808年、1810年、1827年在其著名的《化学哲学新体系》一书的第一、二卷中不断增加元素种类,使之最终增至37种,并对部分数值做了修正……由于道尔顿以主观武断的方式确定物质的组成,因而所得的原子相对重量都与今天的原子量相差甚远。

尽管如此,他的这项极富开性和科学性,使之一直沿用至今。

人教版化学教科书元素周期表和相对原子质量表的内容变化与解读

人教版化学教科书元素周期表和相对原子质量表的内容变化与解读

人教版化学教科书元素周期表和相对原子质量表的内容变化与解读作者:郭震来源:《教学与管理(中学版)》2013年第12期一、历史的回顾——化学教科书中元素周期表和相对原子质量表的起源元素周期表是元素周期律的具体表现形式,形象地展示了元素之间的内在联系与递变关系,使化学学习和研究变得有规律可循;相对原子质量是自然科学中的重要基本数据,是进行化学定量研究的基石。

二者历来受到化学家和化学教育工作者的高度重视。

清朝末年我国最早出现的一批化学教科书,如1903年商务印书馆出版的《最新中学教科书化学》列入了“原质简要表”(“原质”即元素)。

表中将相对原子质量称为“元重”,列举了68种元素的中文名称、元素符号、相对原子质量和发现日期,可谓相对原子质量表的雏形。

1905年商务印书馆出版的《化学新教科书》在附录中加入了“周期律表”和“金类之比热、原子量及原子热”,开始使用了原子量[1]这一名词。

相对原子质量以前称原子量,根据我国国家标准GB3102.8-1993,目前在国内教科书和文献中大都使用相对原子质量(relative atomic mass)。

而出于习惯,部分国外组织和文献仍使用原子量(atomic weight)的说法,如国际纯粹与应用化学联合会下属的原子量与同位素丰度委员会(Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights)及其发布的《Atomic weights of the elements》。

两种说法在当下文献中均有出现,目前学术界尚有争议,而1907年中国图书公司出版的《最新化学理论解说》[2]中则已经出现了和现代教科书中形式非常接近的元素周期表和原子量表(图1)。

百年来,元素周期表和相对原子质量表出现在不同时期各种版本的化学教科书中,成为公众视野中化学学科的一个标志性符号。

元素周期表和相对原子质量表是自然界中物质固有规律和性质的具体体现,因而具有一定的客观性和相对稳定性,其基本形式百年来没有发生根本变化。

原子荧光光谱仪的发展历史

原子荧光光谱仪的发展历史

原子荧光光谱仪的发展历史1.引言1.1 概述概述原子荧光光谱仪是一种广泛应用于化学、物理、生物和环境等领域的仪器,用于分析和检测样品中的原子及其组成元素。

它通过利用原子的特定能级跃迁所发出的特征荧光信号,实现对样品中元素的定性和定量分析。

随着科技的不断进步和发展,原子荧光光谱仪也在不断演变和改进。

从最初的早期实验设备,到现代的高精度、高灵敏度的仪器,原子荧光光谱仪经历了一系列的发展历程,逐步成为现代化分析仪器的代表之一。

本文将从原子荧光光谱仪的起源开始,介绍其发展历程和重要性,并展望其未来的发展趋势。

通过对该仪器的综合了解,我们可以更好地认识到其在科学研究和实际应用中的重要性和作用,为读者提供了解原子荧光光谱仪的基础知识和发展动态的参考。

1.2 文章结构文章结构是指文章的组织框架和分类方式,在这种情况下,本文将按照以下结构展开讨论原子荧光光谱仪的发展历史:第一部分为引言,目的是向读者介绍原子荧光光谱仪的重要性和本文的目的。

在引言中,我们将对原子荧光光谱仪的概述进行简要介绍,包括其原理和应用领域,并介绍本文的结构和内容安排,以帮助读者更好地理解文章的主题。

第二部分是正文,主要分为两个小节。

首先,我们将探讨原子荧光光谱仪的起源,包括其最早的发展历程和相关的科学家。

我们将回顾最早的实验和技术突破,介绍这些突破对原子荧光光谱仪的发展产生的影响。

接着,我们将详细讨论原子荧光光谱仪的发展历程,包括其在不同时期的技术进步和应用扩展,以及相关领域的重大突破和创新。

我们将列举一些重要的里程碑事件,并解释这些事件对原子荧光光谱仪的意义和影响。

第三部分是结论,主要分为两个小节。

首先,我们将总结原子荧光光谱仪的重要性,并强调其在科学研究和工业应用中的价值。

我们将回顾原子荧光光谱仪所取得的成就,并指出其在解决实际问题和推动科学进步方面的潜力。

接着,我们将展望原子荧光光谱仪的未来发展趋势,包括可能的技术改进和应用拓展。

我们将探讨原子荧光光谱仪在面临的挑战和机遇,并提出一些可能的发展方向和研究方向。

化学元素周期表的历史演进与应用

化学元素周期表的历史演进与应用

化学元素周期表的历史演进与应用化学元素周期表,是一个标记着化学元素周期性规律的表格,其发明与发展历史渊源极为久远,但日益增长的化学知识与数据使其逐渐成为现代化学领域中不可或缺的基础工具之一。

在本文中,我们将简要介绍周期表的历史演进以及其一些应用。

一、周期表的历史化学的基础是在化学元素的研究上建立的。

早在古代,人们已知些元素如金、银、铁等,但都是通过经验或火法手段提取,没有经过严格的实验研究。

现代一百多年前的化学家通过实验,将已知原子根据原子序数排列成周期表的形式,从而找到了一些元素之间的关联。

1865年,英国化学家Mendelee “惊人的发现”:周期定律。

1869年,他发布了一份论文,按照原子量的大小,将已知的63个元素分成8组,这是化学元素周期律的一个最初版本。

他把元素按升序排列,列成3个大的横排,由两个较短的平行线分为12个列。

每一行都被视为一个周期,以相同的头元素开头。

尽管横列与时任人推崇的化合价的正反意义相反,但Mendeleev发现他一样能以这种方式安排元素和他的表的状态下预测许多元素的空缺。

后来这促使了他重新根据元素周期性的相似性订正了一些元素的原子量。

在更多的元素被发现之后,周期表也经历过几次重大调整,但却没有改变其基本布局。

直到20世纪以来,随着科学技术的发展和研究的深入,周期表已经发展成为一种包含118个化学元素的综合性工具。

二、周期表的分类方法基于周期定律,现在的周期表将化学元素安排成12个纵列和7个横行,其中横排称为元素周期,而纵列则被称为族。

每个元素都占据着一个独特的位置,可以用其符号以及电子构型等基本信息来描述它的一些基本属性。

例如,由于原子半径的大小差异,元素的分类,金属器件或类金属为右下角几个族中的中间位置(我们在此不会讨论稀有气体)。

此外,元素的性质还可通过其他种类的指标进行分类。

这些指标包括元素的地壳含量、电子亲和能、电负性、化学活性等。

三、周期表的应用周期表在化学研究和实际应用中有着重要的作用,具体来说,主要包括以下几个方面:1.预测新元素现在的科学家知道,周期表上那些空缺的格子意味着一些目前还未被探索和命名的元素。

相对原子质量测定的历史回顾

相对原子质量测定的历史回顾

上传: 范瑞开更新时间:相对原子质量地测定在化学发展地历史进程中,具有十分重要地地位.正如我国著名化学家傅鹰先生所说:“没有可靠地相对原子质量,就不可能有可靠地化学式,就不可能了解化学反应地意义,就不可能有门捷列夫地周期表.没有周期表,则现代化学地发展特别是无机化学地发展是不可想象地”[],在已建立了科学地相对原子质量基准,并且通过相当完善精密地相对原子质量测定方法测得足够精确地相对原子质量数值地今天,我们回顾一下化学科学发展进程中这段重要史实,对于深入研究化学发展规律,帮助我们正确理解和使用相对原子质量,无疑是大有稗益地.文档来自于网络搜索一、道尔顿地开山之功英国著名地化学家道尔顿(,~)在提出原子论观点地同时,就为确定不同元素原子地相对质量作了努力.从而成为化学史上测定相对原子质量地第一人,成为这一领域地拓荒者.在当时地历史条件下,要确定各种元素地相对质量并非易事.这首先要确立一个相对标准,既以谁为参照基准.其次要有准确地定量分布手段,并且要明确单质和化合物分子中元素原子地数目,这在当时对于大多数化合物是很难做到地.正是由于这个原因,道尔顿只能采用主观武断地方法规定不同元素地原子化合形成化合物地原子数目比.例如,他认为水是由个氧原子和个氢原子组成地.这祥,根据当时拉瓦锡(. ,~)对水地质量分析地结果,以他选择地氢原子地相对质量为做基准,算得氧地相对原子质量为.文档来自于网络搜索年月日,道尔顿在曼彻斯特地“文学和哲学学会”上阐述他地原子论观点时,第一次公布了种元素地相对原子质量,但他没有宣布数据地实验根据.此后,他又先后于年、年、年在其著名地《化学哲学新体系》一书地第一、二卷中不断增加元素种类,使之最终增至种,并对部分数值做了修正…….由于道尔顿以主观武断地方式确定物质地组成,因而所得地相对原子质量都与今天地相对原子质量相差甚远.尽管如此,他地这项极富开性和科学性,使之一直沿用至今.更重要地是他地这项工作在当时为广大化学工作者找到了正确地前进方向,使得化学科学向系统化、理性化迈进了一步.正如恩格斯指出:“在化学中特别是由于道尔顿发现了相对原子质量,现已达到各种结果都具有了秩序和相对地可靠性,已经能够有系统地、差不多是有计划地向还没有被征服地领域进攻,就象计划周密地围攻一个堡垒一样”[].文档来自于网络搜索二、贝采里乌斯地非凡工作道尔顿首创地确定元素相对原子质量地工作,在当时地欧洲科学界引起了普通地关注和反应.各国地化学家们在充分认识到确定相对原子质量地重要性地同时,对于道尔顿所采用地方法和所得到地数值感到不满和怀疑.于是继他之后,许多人便纷纷投入测定相对原子质量地行列中,使这项工作成为世纪上半叶化学发展地一个重点.文档来自于网络搜索在这其中,工作非凡,成绩斐然地是瑞典地化学大师贝采里乌斯(..,~).这位近代“化学大厦”地卓越建筑师,对近代化学地贡献涉及诸多方面.其中最为非凡地是他用了近二十年地时间,在极其简陋地实验室里测定了大约两千种化合物地化合量,并据此在~年地年里连续发表了三张相对原子质量表,所列元素多达种[][].其中大部分相对原子质量已接近现代原子量数值,这在当时地历史条件下是极其难能可贵地.文档来自于网络搜索贝采里乌斯之所以能在长达近二十年地时间里孜孜不倦、专心致志地从事相对原子质量地测定工作,是因为他高瞻远瞩地认识到这项工作地重要意义.他认为“这就是那时候化学研究最重要地任务”[].贝采里乌斯测定相对原子质量地方法与道尔顿相似,但他地基准选定氧.对于化合物组成,他也采用了最简单比地假定.与道尔顿不同地是,他在坚持自己亲自通过实验测定化合量地同时,时时注意吸取他人地科研成果.比如像盖·吕萨克(,..,~)地气体反应体积简单比定律;杜隆(..,~)和培蒂(,,,~)地原子热容定律以及他地学生米希尔里希(..,~)地同晶型规律等.大约在年,贝采里乌斯结合原子热容定律和同晶型定律把他长期弄错地钾、钠.银地相对原子质量纠正过来.正是由于他能够博采众长,持之以恒,才得出了比较准确地相对原子质量,以自己地辛勤劳动为后来门捷列夫发现元素周期律开辟了道路,在化学发展史上写下了光辉地一页.文档来自于网络搜索三、庚尼查罗地杰出贡献在世纪上半叶地五十多年里,从道尔顿到贝采里乌斯,虽然有很多人致力于相对原子质量地测定,但由于对化合物中原子组成比地确定一直没有找到一个合理地解决办法,更主要地是当时对分子和原子地概念尚混淆不清,因而使相对原子质量地测定长期处于极其混乱地状态,陷入了困境.这期间,尽管法国著名化学家杜马(...,~)曾于年发明了简便地蒸气密度测定法,并曾试图利用这一方法,通过测定相对分子质量计算相对原子质量.但因为他虽然有不同数目地原子”[].“他还指出:“……只要我们把分子与原子区别开来,只要我们把用以比较分子数目和质量地标志与用以推导相对原子质量地标志不混为一谈,只要我们最后心中不固执这类成见:以为化合物地分子可以含不同数目地原子,而各种单质地分子却都只能含一个原子或相同数目地原子,那么,它(指阿佛加德罗分子理论,包括安培后来地观点)和已知事实就毫无矛盾之处”[].康尼查罗正是在明确区分了原子和分子地基础上,通过测定相对分子质量结合物质质量组成分析结果,提出了如下结论:当考虑一系列某一元素地化合物时,其中必然有一种或几种化合物中只含有一个原子地这种元素,那么在一系列该元素地质量值中,最小值就是该元素相对原子质量地约值[][][].康尼查罗地上述工作,澄清了当时一些错误观点,统一了分歧意见,为原子分子论地发展和确定扫除了障碍,使得原子分子论整理成为一个协调地系统,从而大大地推进了相对原子质量地测定工作.对此德国著各化学家迈尔(~)给予极高地评价[].与前人相比,康尼查罗在相对原子质量地测定上没有什么特殊地发现,但由于他决定性地论证了事实上只有一门化学学科和一套相对原子质量,从而在化学发展地重要时刻做出了杰出贡献.文档来自于网络搜索四、斯达与理查兹地卓越功绩康尼查罗虽然使相对原子质量测定工作步入正确轨道,但所得到地只是相对原子质量地约值.欲使化学真正成为一门精确地科学,这显然是远远不够地.在通向精确地“真实” 相对原子质量地道路上还布满荆棘,困难重重.这首先在于测定标样地化合物必须可以提高到高纯度,在诸多化合物中,只有极少数化合物能满足这一要求.其次,必须有严密地实验手段,十分干净地实验环境和相当精密地分析设备.最后,还要有高超准确地实验操作技能,以确保实验数据地高度重复性.所有这些都无不昭示要得到准确地“真实” 相对原子质量需要有非凡地实验化学家.自世纪中叶开始到本世纪初叶,相继有两位卓越地化学家为此付出了艰辛地劳动.文档来自于网络搜索比利时化学家斯达(~)是最早进行相对原子质量精确测定地人.他在年提出采用=为相对原子质量基准.在广泛使用当时发展起来地各种制备纯净物质地方法地同时,他一方面注意提高使用地蒸馏水地纯度,以防引入杂质,同时,将天平地灵敏度提高到毫克;另一方面选用易被制成高纯度地金属银作为测定基准物.这些精益求精地工作使斯达在~这二十五年时间里测定了多种元素地精确相对原子质量,其精度可达小数点后位数字,与现在相对原子质量相当接近.继斯达之后,美国化学家理查兹(~)地工作更为出色.这使他因此而荣获年诺贝尔化学奖.自年起,他和他地学生通过大量地分析工作修正了斯达地相对原子质量值.例如,他发现斯达使用地银中含有少量氧,于是采用如下方法改进:用经过次重结晶后得到地还原得到银,再将银放置在石灰石上在氢气中熔化,从而得到不含氧地银.他通过这种方法将银地原子是从修正为与现代银相对原子质量更为接近.文档来自于网络搜索五、相对原子质量基准地演变与现代相对原子质量地测定相对原子质量基准地选择是测定相对原子质量地重要基础.最早地相对原子质量基准是由道尔顿提出地.接着贝采里乌斯以相对原子质量为基准.年,斯达提出为基准,很快得到公认并在化学领域沿用了整整一个世纪(~).伴随着化学科学地不断发展和相对原子质量数值精度地不断提高,特别是年美国化学家乔克(,~)等人在天然氧中发现了和两种同位素后,使得化学和物理两大领域地相对原子质量基准出现了差别.由于化学地相对原子质量基准选用地是天然氧,而物理地相对原子质量基准选用地是=,因此精确计算得出化学相对原子质量单位=.×物理相对原子质量单位,这佯就使得世界上存在两套相对原子质量数值,这势必要引起一些混乱.对此,化学和物理界都认识到统一两套相对原子质量单位地必要性.为此科学家们提出了许多建议.曾先后提出以和以=为基准,但都因各自地不足而被否定[] .文档来自于网络搜索年,美国质谱学家尼尔(··)和化学家厄兰得()提出以=为基准地方案.由于基准有利于采用质谱法则定核素地原子量相对原子质量,这一方案得到德国著名质著学家马陶赫(.)地支持. 年国际纯粹与应用化学联合会()接受马陶赫地意见,决定建议使用为相对原子质量基准年国际纯粹与应用物理联合会()接受了这项倡议,于是一个为世界公认地新相对原子质量准诞生了.文档来自于网络搜索现代测定相对原子质量主要有化学方法和物理方法(质谱法).化学方法是先制备该元素地纯卤化物,采用银作二级基准分析卤化物纯度,再向一定量地卤化物样品溶液中加入等量地硝酸银,用重量法测定卤化银地质量,然后通过当量测定相对原子质量.质谱法是通过测定同位素地相对原子质量,然后根据其在自然界地丰度计算得到地.它所使用地仪器叫质谱仪,这种方法地最大优点是精度高.现代相对原子质量几乎都是由质谱仪测定地.在质谱仪中,被测样品(气体和固体地蒸气)中地元素经阴极射线地作用产生带正电荷地离子,正离子先后通过电场和磁场后发生偏转.无论正离子速度地大小,只要其电荷与质量之比/,简称荷质比)相同地离子就会收敛在一处,在照相板上留下痕迹;不同/地正离子将收敛在不同位置,从而形成相应地线条.将这些线条地位置与原子质谱上地谱线和相应地质量标准比较可求得这些离子即元素地相对质量.同时,用电流检示计通过测定离子流地强度求出这些元素地相对丰度,进而便可算出该元素地相对原子质量.此外还有一种核反应法.它是通过质能关系式=/,根据核反应地能量变化来计算两核间地质量差值,进而求出原变化来计算两核简地质量差值,进而求出原子量,这种方法对测定短半衰期地放射性同位素相对原子质量是唯一地.由于用质谱测定相对原子质量时,必须同时测定同位素丰度,而有些元素同位素地组成因来源不同而有涨落,以导致实际测得这些元素地相对原子质量并非固定不变.因此,现在每两年需修订一次相对原子质量表.文档来自于网络搜索六、结束语回首相对原子质量测定地沧桑历史,我们不难得到如下启示:开创性思维在科学发现和发展中发挥着重要作用.不难设想,倘若没有道尔顿确定相对原子质量这一极富创见性地开端,当时地化学家们恐怕还要在盲目中枉费许多时光和精力;倘若康尼查罗不在相对原子质量测定处于非常混乱之时,创造性地理顺了分子和原子地概念,以其杰出地思辨性思维和极其精辟地论述使相对原子质量测定工作走出困境,人们不知还会在无休止地争论中僵持多久,这样,门捷列夫恐怕也难以攻克元素周期律这一划时代地科学堡垒.文档来自于网络搜索参考文献[]张家治主编,化学史教程,山西教育出版社,:[]赵匡华编著,化学通史. 北京:高等教育出版社,:,,[][英]约翰.道尔顿著,化学哲学新体系.李家玉,盛根玉,潘道皑译,武汉出版社,:~,~文档来自于网络搜索[]凌永乐编著.世界化学史简编.辽宁教育出版社,: ~[]「英].柏延顿著.化学简史.胡作玄译,商务印书馆,:[]袁翰青,应礼义合骗.化学重要史实.人民教育出版社:~,~[]化学发展简史编写组编著%学发展简史,科学出版社,:。

7-1 原子结构理论的发展简史

7-1 原子结构理论的发展简史

7-1 原子结构理论的发展简史原子结构理论是物理学和化学学科中的一个重要分支,它以原子为研究对象,研究原子的结构、性质和行为规律。

这个理论的发展经历了数百年的漫长历程,经过一代又一代的科学家不断努力和提高,最终形成了今天的成熟的原子结构理论体系。

下面就从历史的角度来回顾一下原子结构理论的发展简史。

1.古希腊时期原子结构理论的起源可以追溯到古希腊的哲学家们,他们提出了“原子论”的学说,即认为物质是由原子组成的。

但是这种学说更多的是一种哲学思想,而不是确切的科学理论。

2.安东尼。

劳瑞尔及其同事的实验19世纪末,一些科学家开始对原子结构展开实验研究。

其中最为著名的是英国物理学家安东尼·劳瑞尔和他的同事约瑟夫·汤姆森和欧文·戴维森。

他们通过电子衍射实验等手段,证明了电子是构成原子的基本粒子之一。

3.卢瑟福的阿尔法粒子散射实验1909年,丹麦物理学家卢瑟福进行了著名的阿尔法粒子散射实验。

在这个实验中,卢瑟福将阿尔法粒子射向一块金箔,并观察了它们的散射。

通过实验的结果,他提出了著名的“卢瑟福模型”,即原子中心有一个巨大的、带正电的核,电子则以环绕其核运动的方式存在于核外层。

4.量子理论的发展随着量子力学的发展,原子结构理论也得到了极大的发展。

1926年,奥地利物理学家埃尔温·薛定谔提出了薛定谔方程,该方程描述了原子中电子的运动行为,为原子结构研究提供了全新的思路。

假定电子的位置和动量不能同时被准确地测量,加上不确定性原理的引入,为近代原子结构研究奠定了基础。

5.玻尔理论的提出1913年,丹麦物理学家尼尔斯·玻尔提出了玻尔理论。

该理论通过计算得出了氢原子的光谱线,同一时间,玻尔还为原子结构提供了新的想法,提出电子在原子中存在一个特定轨道上,并会发生跃迁来释放能量。

6.量子力学的深入研究自1920年代起,随着量子力学的逐渐深入发展,究竟怎样描述原子结构,成为了一个重要的话题。

原子量的测定2

原子量的测定2

原子量测定的历史回顾原子量的测定在化学发展的历史进程中,具有十分重要的地位。

正如我国著名化学家傅鹰先生所说:“没有可靠的原子量,就不可能有可靠的分子式,就不可能了解化学反应的意义,就不可能有门捷列夫的周期表。

没有周期表,则现代化学的发展特别是无机化学的发展是不可想象的”[1],在已建立了科学的原子量基准,并且通过相当完善精密的原子量测定方法测得足够精确的原子量数值的今天,我们回顾一下化学科学发展进程中这段重要史实,对于深入研究化学发展规律,帮助我们正确理解和使用原子量,无疑是大有稗益的。

一、道尔顿的开山之功英国著名的化学家道尔顿(J.Dalton,1766~1844)在提出原子论观点的同时,就为确定不同元素原子的相对重量作了努力。

从而成为化学史上测定原子量的第一人,成为这一领域的拓荒者。

在当时的历史条件下,要确定各种元素的相对重量并非易事。

这首先要确立一个相对标准,既以谁为参照基准。

其次要有准确的定量分布手段,并且要明确单质和化合物分子中元素原子的数目,这在当时对于大多数化合物是很难做到的。

正是由于这个原因,道尔顿只能采用主观武断的方法规定不同元素的原子化合形成化合物的原子数目比。

例如,他认为水是由1个氧原子和1个氢原子组成的。

这祥,根据当时拉瓦锡(A .L. Lavoisier,1743~1794)对水的重量分析的结果,以他选择的氢原子的相对重量为1做基准,算得氧原子相对重量为5.5。

1803年10月21日,道尔顿在曼彻斯特的“文学和哲学学会”上阐述他的原子论观点时,第一次公布了6种元素的原子相对重量,但他没有宣布数据的实验根据。

此后,他又先后于1808年、1810年、1827年在其著名的《化学哲学新体系》一书的第一、二卷中不断增加元素种类,使之最终增至37种,并对部分数值做了修正……。

由于道尔顿以主观武断的方式确定物质的组成,因而所得的原子相对重量都与今天的原子量相差甚远。

尽管如此,他的这项极富开性和科学性,使之一直沿用至今.更重要的是他的这项工作在当时为广大化学工作者找到了正确的前迸方向,使得化学科学向系统化、理性化迈进了一步。

原子结构的历史演变

原子结构的历史演变

原子结构的历史演变随着科学的不断发展,人们对于原子结构的认识也日渐深入。

这一领域的研究经历了多个阶段和突破,本文将探讨原子结构的历史演变。

一、古代对原子的观念古代的希腊学派最早提出了原子的概念。

他们认为,物质是由一种不可再分割的、最基本的粒子组成的,这些粒子被称为“原子”。

这种观念源于对自然现象的观察和哲学思考。

二、达尔文的实验证据18世纪末,英国化学家约翰·达尔文通过一系列实验首次提出了原子的存在证据。

他的实验包括化学反应、气体的扩散等现象的研究,通过这些实验,达尔文确信物质是由简单的、相同的粒子组成的。

三、汤普森的电子模型20世纪初,英国物理学家汤普森通过实验证明了原子中存在带负电的粒子——电子。

他提出了“杏仁布丁模型”,将原子比作一个带有正电的球体,球内均匀地分布着负电电子。

四、卢瑟福的金箔实验卢瑟福的金箔散射实验是20世纪初关键的一次实验,为原子结构的认识带来了革命性的突破。

实验中,卢瑟福将α粒子射向金箔,观察到少数α粒子被反弹或偏转的现象。

通过对实验数据的分析,他提出了“核心-电子模型”。

这个模型中,原子核包含着几乎所有的质量,同时原子核的周围存在着负电的电子。

五、玻尔的量子理论1913年,丹麦物理学家尼尔斯·玻尔提出了量子理论,为原子结构的理论基础奠定了基石。

玻尔的理论解释了氢原子光谱现象,他认为电子围绕着原子核旋转,并且只能占据特定的能级。

六、量子力学的开创二十世纪初,量子力学的发展进一步深化了对原子结构的认识。

量子力学以波粒二象性为基础,通过数学模型解释了微观粒子的行为。

著名物理学家薛定谔提出了著名的薛定谔方程,描述了电子的波函数在空间中的分布。

七、现代原子结构的认识现代科学技术的发展,尤其是扫描隧道显微镜的应用,使得研究者能够直接观察到原子的形态和运动。

现在,我们知道原子由更小的粒子组成,包括原子核、质子、中子和电子等。

我们也意识到,原子结构在不同的元素中是不同的,不同的电子排布决定了元素的性质。

阿伏伽德罗常数

阿伏伽德罗常数

听课趣事供大家分享昨天我去听学弟学妹讲课的时候,为了方便表达我举一个模型。

老师:有个傻缺在数一堆沙子,一直数,数了和多次,头都晕了,数着数着就忘了,于是又重新数。

同学们你们有谁能够帮帮他啊?有同学回答:找一个杯子,先数一杯沙中有多少沙粒,然后数杯子,最后加和起来记好了。

老师:假如是数一桶水中有多少水分子呢?学生茫然。

老师:在微观粒子中由于我们看不见摸不着,所以大家就不知道怎么办了。

实际科学家们就很聪明,他们规定所有微粒只要数值上为6.02*1023个集合体为1mol,这样集合体就是物质的量。

听到这里,我就在想,这样的说法好像显得化学家好简单啊,这个数值好像是随意提出来的,既然如此为什么不规定一个更简单的数值,例如1023个或者100个更来得方便啊,所以我想问题没这么简单。

于是我今天回来查了一下阿伏伽德罗定律,他是这样说的,在同温同压的条件下,气体的体积和微粒的个数成正比。

这样看来,这条定律现在想想倒是很容易和6.02*1023联系起来,如果标准状况下,22.4L任何气体的个数确实在数值上约等于6.02*1023可是我一想,这个定律只适用于气体啊,和固体有什么关系呢?在和大家讨论后,回到宿舍我做了一个计算,以12克12C物质为基准,通过查阅我知道一个C的质量大概是1.993x10-26千克,然后用12克碳除以一个碳的质量,在数值上刚好得出是约等于6.02*1023。

这下我明白了,原来这不是巧合,也不是生搬硬,其体和固体原来都是一样的。

当然这只是我的理解,实际上这个数值可不是计算出来的,不然阿伏伽德罗也就不叫阿伏伽德罗了,这个常数可用很多种不同的方法进行测定例如电化当量法,布朗运动法油滴法,X射线衍射法,黑体辐射法光散射法等.这些方法的理论根据各不相同,但结果却几乎一样差异都在实验方法误差范围之内.这说明阿伏加德罗常数是客观存在的重要数据.现在公认的数值就是取多种方法测定的平均值.由于实验值的不断更新,这个数值历年略有变化在20世纪50年代公认的数值是6.023×10^23,1986年修订为6.0221367×10^23。

原子光谱学的历史里程碑

原子光谱学的历史里程碑

原子光谱学的历史里程碑原子光谱学是一门研究原子在各种能级间跃迁所产生的光谱现象的学科,它的发展里程碑标志着人类对于原子结构和物质性质认识的深化。

本文将从历史的角度回顾原子光谱学的关键发展节点,展示这门学科的深远影响。

一、巴尔末线的发现19世纪初,化学家首次观察到具有光发射或吸收特征的化学元素。

1802年,英国化学家威廉·哈顿首次发现了紫外光下钾盐溶液的特殊光谱。

但真正引起科学家重视的是谷峰的发现。

在1821年,德国化学家约翰·威廉·谷峰发现了钠盐的两条非常明亮的黄线,这被称为巴尔末线。

这个发现标志着原子光谱学作为新兴学科的开始。

二、费曼方程的发现19世纪中期,人们意识到原子的光谱行为与其电子结构密切相关。

1865年,德国物理学家受到基尔霍夫的激发,“费曼菲舍-佩加格方程”使得光谱学成为一个更加完整和准确的学科,这也为今后的原子结构研究提供了理论基础。

三、鲍尔理论根据开普勒和法拉第的物理理论,爱尔兰物理学家尼尔斯·鲍尔于1913年提出了鲍尔理论,这个理论描述了原子中电子的能级分布和电子跃迁所产生的光谱现象。

鲍尔理论的重要性在于它首次将量子力学原理应用到物理学的一个具体领域。

四、赖曼效应的解释20世纪初,德国物理学家约瑟夫·赖曼通过研究氢原子光谱的不连续性发现了赖曼系列。

他提出了赖曼效应的解释,即原子的能级分布与光谱线的特征之间的关系。

这一发现为后来的原子结构理论提供了巨大的启示。

五、波尔-凡德瓦尔斯理论20世纪早期,曼谷研究领导着原子光谱学的发展。

1910年,丹麦物理学家尼尔斯·鲍尔通过研究不同元素的光谱线发现了一个普遍规律,即原子谱线的频率与电子的能级之间存在简单的数学关系。

他提出了波尔-凡德瓦尔斯理论,该理论成功解释了多种元素的光谱现象,奠定了现代原子光谱学的基础。

六、拉曼散射20世纪20年代,印度物理学家钱德拉塞卡拉·拉曼发现了被称为拉曼散射的现象。

探踪原子量测定与原子量基准的变迁史

探踪原子量测定与原子量基准的变迁史

探踪原子量测定与原子量基准的变迁史【摘要】原子量的测定史就是一部化学科学的发展史。

“没有可靠的原子量,就不可能有可靠的分子式,就不可能了解化学反应的意义,就不可能有门捷列夫的周期表;也就不可能有化学的未来。

”本文以原子量基准建立的必要性为出发点,回顾了化学科学发展史中“原子量基准”建立这段重要史实,分析了各“基准”科学性和局限性,并总结其发展的规律,旨在通过重温前辈科学家们的非凡工作,以共鸣,以自勉。

【关键词】原子量测定;12C;基准;16O;化学前言众所周知,原子量的测定在整个化学科学发展的历史进程中,有着十分重要的地位。

中国著名化学家中科院院士傅鹰先生所说:“没有可靠的原子量,就不可能有可靠的分子式,就不可能了解化学反应的意义,就不可能有门捷列夫的周期表。

没有周期表,则现代化学的发展特别是无机化学的发展是不可想象的”[1],在已建立了科学的原子量基准,并通过精密的原子量测定方法测得精确的各原子量量值的今天,我们回顾一下化学科学发展进程中这段重要史实,对于深入研究化学发展的内在规律,帮助我们正确理解和使用原子量,并获得启示,为现代及未来化学科学的发展找到途径或思想。

一、道尔顿与“H=1”英国化学家道尔顿(J.Dalton,1766~1844)在1803年首先提出原子论,其核心:一种元素的原子具有一定的质量,不同元素的原子按一定的简单数目比组成化合物,每种元素以其原子的质量为其最基本的特征。

从此,测定原子量的工作成为了化学科学的重点任务。

在原子量的测量初期,道尔顿选择最轻的氢原子作为相对原子质量的基准,确定氢的相对原子质量为1作为比较其他各元素相对原子质量的基准。

要测定其他元素的原子量,必须知道化合物的重量、组成及分子式,如测得甲烷中含碳75%,含氢25%,又知甲烷的分子式为CH4,才能求出碳的原子量。

设碳的原子量为A,则,故A=12。

化合物的重量及组成在当时可以测定,但分子式还无法确定。

道尔顿假定化合物的原子数目比。

人教版初中九年级上册化学《相对原子质量》课件

人教版初中九年级上册化学《相对原子质量》课件

张青莲教授是我国科学 院院士,于1983年当选为国 际原子量委员会委员,主持测 定了铟、铱、锌等元素的相 对原子质量,为相对原子质 量的测定作出了卓越贡献。 这是国际上第一次采用中国 测定的相对原子质量数据。 这不仅说明中国人的科学水 平有国际竞争能力,更重要 1908年7月- 2006年12月 的是为中国人民长了志气。
原子种类
氢 碳 氧 钠 镁
质子数 中子数
1+ 0 6+ 6 8+ 8 11 + 12 12 + 12
课堂练习
相对原子质量
=1 = 12 = 16 = 23 = 24
相对原子质量Ar=质子数+中子数
探究
问题1:决定原子质量大小的主要微粒是?
粒子种类
质量
质子
1.6726×10-27 kg
中子
1.6749×10-27 kg
氢原子质量
氢的相对原子质量=
1.67×10-27Kg 1.67×10-27Kg
=1
标准
某原子的相对原子质量
这个原子的实际质量 碳12原子质量×1/12
比较原子的相对原子质量
(一个碳原子的质量的1/12=1.67×10-27Kg)
一个氧原子的质量
= 2.657×10-26kg
=
≈16
一个碳原子的质量的1/12
31 15
我学到…
我体会到研究化 学的方法…
源于日本国(简称日本)的国名Nihon
源于俄罗斯莫斯科市的市名Moscow
源于美国田纳西州的州名Tennessee
课堂练习 源于俄罗斯核物理学家奥加涅相Oganesson
国际上统一: 以碳12原子质量的1/12作为标准。

原子数和阿弗加德罗常数

原子数和阿弗加德罗常数

原子数和阿弗加德罗常数1.引言1.1 概述概述部分的内容可以包含以下信息。

引言部分,我们将探讨原子数和阿弗加德罗常数的概念、历史、重要性和应用,以及它们之间的关系和影响。

原子数是指元素中原子的数量,它代表了物质的基本单位。

原子数的概念最早由化学家道尔顿提出,并受到后来科学家的进一步实验和研究的支持。

原子数的重要性不言而喻。

它是研究化学和物理现象的基础,使我们能够了解不同元素之间的差异和相互作用。

通过测量和计算原子数,我们可以推导出物质的性质、组成和反应。

在实际应用领域,原子数的测量和控制对于化学工业、材料科学、能源开发等都具有重要意义。

例如,在合成新材料方面,原子数的精确控制可以改变材料的性能和特性。

与原子数相关的阿弗加德罗常数,是指克朗克-阿弗加德罗常数,常用符号为h。

这个常数代表了量子力学中的基本单位,用于描述微观粒子的行为。

它是物理学中一个重要的常数,被广泛应用于量子力学、光电子学以及其他领域的研究和计算中。

原子数和阿弗加德罗常数之间存在着密切的关系和影响。

通过阿弗加德罗常数,我们可以计算出原子的质量、能级和粒子的行为。

而原子数的概念和测量也依赖于阿弗加德罗常数的精确值。

通过深入研究原子数和阿弗加德罗常数,我们可以更好地理解物质的微观结构和性质,进一步推动科学技术的发展和应用。

因此,本文将详细介绍原子数和阿弗加德罗常数的概念、历史、重要性和应用,以及它们之间的关系和影响。

1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容:在本文中,我们将按照以下结构来探讨原子数和阿弗加德罗常数的相关内容:2.1 原子数的概念和历史:这一部分将介绍原子数的概念、如何进行计量和测定原子数的方法以及原子数的历史背景。

我们将从早期的实验和理论发展开始,追溯到如今对原子数的精确测量和理解。

2.2 原子数的重要性和应用:这一部分将探讨原子数的重要性和应用领域。

我们将介绍原子数在化学、物理、材料科学和生命科学中的关键作用,以及在研究和应用中的实际应用。

元素周期表发现元素的历史

元素周期表发现元素的历史

元素周期表发现元素的历史元素周期表是化学中的重要工具,它以一种系统的方式展示了元素的属性和特征。

这个表格是由许多科学家的研究和发现逐步形成的。

在本文中,我们将回顾一些关键的历史事件和科学家的贡献,探索元素周期表的发现之路。

1.安托万·拉瓦锡(Antoine Lavoisier):元素命名和分类18世纪末,法国化学家安托万·拉瓦锡对化学进行了深刻的研究,并首次提出了化学元素的概念。

他还开创了用质量方式命名化学元素的方法。

在他的研究中,拉瓦锡发现了氧、氮、碳等元素,并把它们分类为气体、金属和非金属。

2.道尔顿(John Dalton):原子理论1803年,英国化学家约翰·道尔顿提出了原子理论。

他认为,所有物质都由不可再分的小颗粒,即原子,构成。

他进一步提出,每个元素的原子是唯一的,并且在化学反应中,原子可以重新组合形成新的化合物。

道尔顿的原子理论为元素周期表的发现奠定了基础。

3.贝格曼(Jöns Berzelius):元素符号和原子量瑞典化学家贝格曼在19世纪初为化学元素引入了现代符号系统。

他用字母符号来代表不同的元素,并引入了现代的原子量概念。

贝格曼通过研究化合物的成分和质量,为多个元素确定了相对原子质量。

4.多布尔哥瓦(Alexandre-Emile Béguyer de Chancourtois):周期性分类1862年,法国地质学家多布尔哥瓦提出了地球化学周期表。

他把元素按照原子质量分组,并将具有相似性质的元素放在同一列中。

尽管他的工作在当时并未得到广泛认可,但这是元素周期表分类思想的重要里程碑。

5.门德列夫(Dmitri Mendeleev):现代元素周期表1869年,俄国化学家门德列夫独立地发现了元素周期表的基本框架。

他将已知元素按照原子质量和化学性质进行分组,并预测出一些尚未被发现的元素的性质。

这个阶段的元素周期表被认为是现代周期表的先驱。

化学元素周期表的历史演变

化学元素周期表的历史演变

化学元素周期表的历史演变化学元素周期表是现代化学的基础,早在200多年前,人们就开始对化学元素进行研究。

但是,对化学元素的理解深度和方法都随着时间和科技的进步而发生了变化。

下面,我将从不同的角度来探讨化学元素周期表的历史演变。

一、化学元素起源化学元素这个概念最早可以追溯到公元前330年的亚里士多德。

他将物质分为四类,即地、水、气、火。

到了17世纪,这一分类法被扩展,变得更为复杂。

英国化学家鲍义耳将其分为13种类型,法国化学家拉瓦锡则将其分为三种类型:氧化性、酸性和碱性。

18世纪,化学家随着科学技术的进展,对元素的理解越来越深。

瑞典化学家贝尔塔纳斯·李叶发现了空气中的氧气和氮气,法国化学家拉瓦锡则在研究化学反应中,发现了原子量的概念。

这些时期为化学元素的发现和研究打下了基础。

二、元素周期表的先驱虽然在18世纪末,人们已经知道了大量的元素,但是在没有一个有效的方法将它们组织和分类之前,元素的实际意义还是很有限的。

当时人们将元素按其物理性质分类,如固体、液体和气体。

但是,这种分类方法并不能有效地揭示元素之间的关系,也不能使科学家更好地研究元素。

19世纪,德国化学家门德莱夫发明了化学计量法,可以通过精确的物质浓度计算物质的化学元素组成。

这一方法使得化学元素得到了更加精细的研究,也为化学元素周期表的出现提供了基础。

三、元素周期表的发展1. 道尔顿的元素序列(1803)英国化学家道尔顿将元素按照原子量从小到大排列,提出了元素序列的概念。

为了表示序列中的每个元素,道尔顿使用了符号表示,这对化学元素的命名和表示方式提供了基础。

2. 点阵周期表(1862)俄国化学家门捷列夫是第一位把元素组成一个表格的人。

他提出了线性化学元素周期表,并按照原子量从小到大排列。

3. 分组周期表(1869)德国化学家门德莱夫将周期表中的元素按原子量递增、性质相似的规律分组。

这种分组方式横跨了周期表的整个宽度,并按照原子序数分为7行,每行包含2个子族和10个元素。

原子量测定的历史回顾

原子量测定的历史回顾

原子量测定历史回顾原子量测定在化学发展历史进程中,具有十分重要地位。

正如我国著名化学家傅鹰先生所说:“没有可靠原子量,就不可能有可靠分子式,就不可能了解化学反应意义,就不可能有门捷列夫周期表。

没有周期表,则现代化学发展特别是无机化学发展是不可想象”,在已建立了科学原子量基准,并且通过相当完善精密原子量测定方法测得足够精确原子量数值今天,我们回顾一下化学科学发展进程中这段重要史实,对于深入研究化学发展规律,帮助我们正确理解和使用原子量,无疑是大有稗益。

一、道尔顿开山之功英国著名化学家道尔顿(J.Dalton,1766~1844)在提出原子论观点同时,就为确定不同元素原子相对重量作了努力。

从而成为化学史上测定原子量第一人,成为这一领域拓荒者。

在当时历史条件下,要确定各种元素相对重量并非易事。

这首先要确立一个相对标准,既以谁为参照基准。

其次要有准确定量分布手段,并且要明确单质和化合物分子中元素原子数目,这在当时对于大多数化合物是很难做到。

正是由于这个原因,道尔顿只能采用主观武断方法规定不同元素原子化合形成化合物原子数目比。

例如,他认为水是由1个氧原子和1个氢原子组成。

这祥,根据当时拉瓦锡(voisier,1743~1794)对水重量分析结果,以他选择氢原子相对重量为1做基准,算得氧原子相对重量为5.5。

1803年10月21日,道尔顿在曼彻斯特“文学和哲学学会”上阐述他原子论观点时,第一次公布了6种元素原子相对重量,但他没有宣布数据实验根据。

此后,他又先后于1808年、1810年、1827年在其著名《化学哲学新体系》一书第一、二卷中不断增加元素种类,使之最终增至37种,并对部分数值做了修正……由于道尔顿以主观武断方式确定物质组成,因而所得原子相对重量都及今天原子量相差甚远。

尽管如此,他这项极富开性和科学性,使之一直沿用至今。

更重要是他这项工作在当时为广大化学工作者找到了正确前进方向,使得化学科学向系统化、理性化迈进了一步。

第一次国际性化学会议——卡尔斯鲁厄会议

第一次国际性化学会议——卡尔斯鲁厄会议

第一次国际性化学会议——卡尔斯鲁厄会议前文述及,杜马因假定所有气体单质都是双原子分子,导致用蒸气密度法测得的硫、磷、砷、汞等的原子量与贝采里乌斯第三张原子量表的数值相差很远,进而受到贝采里乌斯的批评,杜马也放弃了这一有效方法来测定原子量。

1833年,法国有一位年仅29岁的青年化学家戈丹看出了问题的关键。

他接受了阿伏伽德罗的分子假说,并精辟阐述了原子和分子的区别。

他以氢和氯生产氯化氢为例解释,一分子氢与一分子氯化合时,给出两分子氯化氢,要在化合后使复杂分子(指氯化氢分子)之间的距离与简单分子(氯和氢)之间的距离保持相等,就要使每一复杂分子分解为两部分,迄今为止我们还不能证明,这些半分子还能够再分解,这些半分子就是原子。

因此,气体:氢、氯、氯化氢至少是二原子分子。

接着,他又提出,一个单质分子内的原子数量可因元素不同而不等,只要承认氢、氮、氧、氯等是双原子分子,汞是单原子分子,硫是6原子分子,砷是4原子分子,那么用杜马的蒸气密度法测得的原子量就可与贝采里乌斯的重量分析法所得数值一致。

然而,他的观点难觅知音。

1年后,法拉第的电解定律将当量体系推向顶峰,分子假说基本销声匿迹了。

戈丹的分子模型杜马对分子假说的态度是耐人寻味的。

1827年,他曾经以很大的热情研究和应用分子假说,并且认为该假说是原子论的重要支柱之一。

他发明的蒸气密度法是测定原子量的一绝,而在确定原子量遇到了重重困难后,他的立场渐渐发生变化,尽管可以假定分子假说是有理由的,但不认为它在实践方面是有益的。

后来更对原子论来了“反戈一击”,声称:“如果由我当家作主,我就会把原子一词从科学的字典中删除。

”另一位法国化学家贝特罗(他是有机合成的英雄,彻底埋葬了生命力论)提出了一个著名的反诘:“谁曾见过一个气体的分子或原子吗?”戈丹的观点被埋没了约10年后,日拉尔提出了“二容积标准”,他的好友罗朗则正确区分了原子量、分子量、当量的概念,这本来可以使原子—分子论提前复兴,但他们过早地去世了,何况日拉尔的原子量改革改过头了。

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原子量测定的历史回顾原子量的测定在化学发展的历史进程中,具有十分重要的地位。

正如我国著名化学家傅鹰先生所说:“没有可靠的原子量,就不可能有可靠的分子式,就不可能了解化学反应的意义,就不可能有门捷列夫的周期表。

没有周期表,则现代化学的发展特别是无机化学的发展是不可想象的”,在已建立了科学的原子量基准,并且通过相当完善精密的原子量测定方法测得足够精确的原子量数值的今天,我们回顾一下化学科学发展进程中这段重要史实,对于深入研究化学发展规律,帮助我们正确理解和使用原子量,无疑是大有稗益的。

一、道尔顿的开山之功英国著名的化学家道尔顿(J.Dalton,1766~1844)在提出原子论观点的同时,就为确定不同元素原子的相对重量作了努力。

从而成为化学史上测定原子量的第一人,成为这一领域的拓荒者。

在当时的历史条件下,要确定各种元素的相对重量并非易事。

这首先要确立一个相对标准,既以谁为参照基准。

其次要有准确的定量分布手段,并且要明确单质和化合物分子中元素原子的数目,这在当时对于大多数化合物是很难做到的。

正是由于这个原因,道尔顿只能采用主观武断的方法规定不同元素的原子化合形成化合物的原子数目比。

例如,他认为水是由1个氧原子和1个氢原子组成的。

这祥,根据当时拉瓦锡(voisier,1743~1794)对水的重量分析的结果,以他选择的氢原子的相对重量为1做基准,算得氧原子相对重量为5.5。

1803年10月21日,道尔顿在曼彻斯特的“文学和哲学学会”上阐述他的原子论观点时,第一次公布了6种元素的原子相对重量,但他没有宣布数据的实验根据。

此后,他又先后于1808年、1810年、1827年在其著名的《化学哲学新体系》一书的第一、二卷中不断增加元素种类,使之最终增至37种,并对部分数值做了修正……由于道尔顿以主观武断的方式确定物质的组成,因而所得的原子相对重量都与今天的原子量相差甚远。

尽管如此,他的这项极富开性和科学性,使之一直沿用至今。

更重要的是他的这项工作在当时为广大化学工作者找到了正确的前进方向,使得化学科学向系统化、理性化迈进了一步。

正如恩格斯指出:“在化学中特别是由于道尔顿发现了原子量,现已达到各种结果都具有了秩序和相对的可靠性,已经能够有系统地、差不多是有计划地向还没有被征服的领域进攻,就象计划周密地围攻一个堡垒一样”。

二、贝采里乌斯的非凡工作道尔顿首创的确定元素原子相对重量的工作,在当时的欧洲科学界引起了普通的关注和反应。

各国的化学家们在充分认识到确定原子量的重要性的同时,对于道尔顿所采用的方法和所得到的数值感到不满和怀疑。

于是继他之后,许多人便纷纷投入测定原子量的行列中,使这项工作成为19世纪上半叶化学发展的一个重点。

在这其中,工作非凡,成绩斐然的是瑞典的化学大师贝采里乌斯(J.J.Berzelius, 1779~1848)。

这位近代“化学大厦”的卓越建筑师,对近代化学的贡献涉及诸多方面。

其中最为非凡的是他用了近二十年的时间,在极其简陋的实验室里测定了大约两千种化合物的化合量,并据此在1814~1826年的12年里连续发表了三张原子量表,所列元素多达49种。

其中大部分原子量已接近现代原子量数值,这在当时的历史条件下是极其难能可贵的。

贝采里乌斯之所以能在长达近二十年的时间里孜孜不倦、专心致志地从事原子量的测定工作,是因为他高瞻远瞩地认识到这项工作的重要意义。

他认为“这就是那时候化学研究最重要的任务”。

贝采里乌斯测定原子量的方法与道尔顿相似,但他的基准选定氧=100。

对于化合物组成,他也采用了最简单比的假定。

与道尔顿不同的是,他在坚持自己亲自通过实验测定化含量的同时,时时注意吸取他人的科研成果。

比如像盖·吕萨克(L.J.Gay.Lussac,1778~1850)的气体反应体积简单比定律;杜隆(P.L.Dulong,1785~1838)和培蒂(A.T.peiit,1791~1820)的原子热容定律以及他的学生米希尔里希(E.E.Miischerlich,1794~1863)的同晶型规律等。

大约在1828年,贝采里乌斯结合原子热容定律和同晶型定律把他长期弄错的钾、钠。

银的原子量纠正过来。

正是由于他能够博采众长,持之以恒,才得出了比较准确的原子量,以自己的辛勤劳动为后来门捷列夫发现元素周期律开辟了道路,在化学发展史上写下了光辉的一页。

三、康尼查罗的杰出贡献在19世纪上半叶的五十多年里,从道尔顿到贝采里乌斯,虽然有很多人致力于原子量的测定,但由于对化合物中原子组成比的确定一直没有找到一个合理的解决办法,更主要的是当时对分子和原子的概念尚混淆不清,因而使原子量的测定长期处于极其混乱的状态,陷入了困境。

这期间,尽管法国著名化学家杜马(J.B.A.Dumas,1800~1884)曾于1826年发明了简便的蒸气密度测定法,并曾试图利用这一方法,通过测定分子量计算原子量。

但因为他虽然有不同数目的原子。

他还指出:“……只要我们把分子与原子区别开来,只要我们把用以比较分子数目和重量的标志与用以推导原子量的标志不混为一谈,只要我们最后心中不固执这类成见:以为化合物的分子可以含不同数目的原子,而各种单质的分子却都只能含一个原子或相同数目的原子,那么,它(指阿佛加德罗分子理论,包括安培后来的观点)和已知事实就毫无矛盾之处”。

康尼查罗正是在明确区分了原子和分子的基础上,通过测定分子量结合物质重量组成分析结果,提出了如下结论:当考虑一系列某一元素的化合物时,其中必然有一种或几种化合物中只含有一个原子的这种元素,那么在一系列该元素的重量值中,最小值就是该元素原子量的约值。

康尼查罗的上述工作,澄清了当时一些错误观点,统一了分歧意见,为原子—分子论的发展和确定扫除了障碍,使得原子—分子论整理成为一个协调的系统,从而大大地推进了原子景的测定工作。

对此德国著各化学家迈尔(J.L.Meyer,1830~1895)给予极高的评价。

与前人相比,康尼查罗在原子量的测定上没有什么特殊的发现,但由于他决定性地论证了事实上只有一门化学学科和一套原子量,从而在化学发展的重要时刻做出了杰出贡献。

四、斯达与理查兹的卓越功绩康尼查罗虽然使原子量测定工作步入正确轨道,但所得到的只是原子量的约值。

欲使化学真正成为一门精确的科学,这显然是远远不够的。

在通向精确的“真实”原子量的道路上还布满荆棘,困难重重。

这首先在于测定标样的化合物必须可以提高到高纯度,在诸多化合物中,只有极少数化合物能满足这一要求。

其次,必须有严密的实验手段,十分干净的实验环境和相当精密的分析设备。

最后,还要有高超准确的实验操作技能,以确保实验数据的高度重复性。

所有这些都无不昭示要得到准确的“真实”原子量需要有非凡的实验化学家。

自19世纪中叶开始到本世纪初叶,相继有两位卓越的化学家为此付出了艰辛的劳动。

比利时化学家斯达(J.S.Stas,1813~1891)是最早进行原子量精确测定的人。

他在1860年提出采用O=16为原子量基准。

在广泛使用当时发展起来的各种制备纯净物质的方法的同时,他一方面注意提高使用的蒸馏水的纯度,以防引入杂质,同时,将天平的灵敏度提高到0.03毫克;另一方面选用易被制成高纯度的金属银作为测定基准物。

这些精益求精的工作使斯达在1857~1882这二十五年时间里测定了多种元素的精确原子量,其精度可达小数点后4位数字,与现在原子量相当接近。

继斯达之后,美国化学家理查兹(T.w.Richards,1868~1928)的工作更为出色。

这使他因此而荣获1914年诺贝尔化学奖。

自1904年起,他和他的学生通过大量的分析工作修正了斯达的原子量值。

例如,他发现斯达使用的银中含有少量氧,于是采用如下方法改进:用经过15次重结晶后得到的AgNO3还原得到银,再将银放置在石灰石上在氢气中熔化,从而得到不含氧的银。

他通过这种方法将银的原子是从107.93修正为107.88与现代银原子量更为接近。

五、原子量基准的演变与现代原子量的测定原子量基准的选择是测定原子量的重要基础。

最早的原子量基准是由道尔顿提出的H=1。

接着贝采里乌斯以O=100为基准。

1860年,斯达提出O=16为基准,很快得到公认并在化学领域沿用了整整一个世纪(1860~1960)。

伴随着化学科学的不断发展和原子量数值精度的不断提高,特别是1929年美国化学家乔克(W.F.Giauque,1895~1982)等人在天然氧中发现了17O和18O两种同位素后,使得化学和物理两大领域的原子量基准出现了差别。

由于化学的原子量基准选用的是天然氧,而物理的原子量基准选用的是16O=16,因此精确计算得出化学原子量单位=1.000275×物理原子量单位,这佯就使得世界上存在两套原子量数值,这势必要引起一些混乱。

对此,化学和物理界都认识到统一两套原子量单位的必要性。

为此科学家们提出了许多建议。

曾先后提出以4He=4和以19F=19为基准,但都因各自的不足而被否定。

1957年,美国质谱学家尼尔(A.O.Neer和化学家厄兰得(A.OLander)提出以12C=12为基准的方案。

由于l2C基准有利于采用质谱法则定核素的原子量,这一方案得到德国著名质著学家马陶赫(J.Mattauch)的支持。

1959 年国际纯粹与应用化学联合会接受马陶赫的意见,决定建议使用12C=12 为原子量基准。

1960年国际纯粹与应用物理联合会接受了这项倡议,于是一个为世界公认的新原子基准诞生了。

现代测定原子量主要有化学方法和物理方法(质谱法)。

化学方法是先制备该元素的纯卤化物,采用银作二级基准分析卤化物纯度,再向一定量的卤化物样品溶液中加入等量的硝酸银,用重量法测定卤化银的重量,然后通过当量测定原子量。

质谱法是通过测定同位素的原子量,然后根据其在自然界的丰度计算得到的。

它所使用的仪器叫质谱仪,这种方法的最大优点是精度高。

现代原子量几乎都是由质谱洁测定的。

在质谱仪中,被测样品(气体和固体的蒸气)中的元素经阴极射线的作用产生带正电荷的离子,正离子先后通过电场和磁场后发生偏转。

无论正离子速度的大小,只要其电荷与质量之比e/m,简称荷质比)相同的离子就会收敛在一处,在照相板上留下痕迹;不同e/m的正离子将收敛在不同位置,从而形成相应的线条。

将这些线条的位置与l2C原子质谱上的谱线和相应的质量标度比较可求得这些离子即元素的相对质量。

同时,用电流检示计通过测定离子流的强度求出这些元素的相对丰度,进而便可算出该元素的原子量。

此外还有一种核反应法。

它是通过质能关系式DM=Q/C2,根据核反应的能量变化Q来计算两核间的质量差值,进而求出原变化Q来计算两核简的质量差值,进而求出原子量,这种方法对测定短半衰期的放射性同位素原子量是唯一的。

由于用质谱测定原子量时,必须同时测定同位素丰度,而有些元素同位素的组成因来源不同而有涨落,以导致实际测得这些元素的原子量并非固定不变。

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