《原子的构成》 知识清单

《原子的构成》知识清单
一、原子的发现历程
在人类探索物质世界的漫长历史中，对于原子的认识经历了一个逐
步深入的过程。

早在古希腊时期，哲学家德谟克利特就提出了“原子”的概念，他认
为万物是由不可分割的原子组成。

然而，这只是一种哲学上的思辨，
缺乏科学的实验依据。

到了 19 世纪初，英国科学家道尔顿基于大量的实验研究，正式提
出了近代原子学说。

他认为原子是不可再分的实心球体，同种元素的
原子性质和质量都相同。

随着科学技术的不断进步，人们发现了更多关于原子的奥秘。

1897 年，英国物理学家汤姆生发现了电子，这一发现打破了原子不可再分
的观念。

他提出了“葡萄干布丁”模型，认为原子是一个带正电的球体，电子像葡萄干一样镶嵌在其中。

1911 年，卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型。

该实验表明，原子的中心有一个很小的原子核，电子在原子核外绕核
高速运动。

二、原子的构成
原子是化学变化中的最小粒子，但原子并不是一个实心球体，它由
居于原子中心的原子核和核外电子构成。

原子核由质子和中子组成。

质子带正电荷，中子不带电。

一个质子
所带的电荷量与一个电子所带的电荷量相等，但电性相反。

核外电子带负电荷，它们在原子核外的一定区域内高速运动。

不同
元素的原子，核外电子的排布不同。

原子中，质子数等于核外电子数，因此整个原子呈电中性。

原子的质量主要集中在原子核上。

质子和中子的质量大约相等，而
电子的质量很小，几乎可以忽略不计。

以一个普通的氢原子为例，它只有一个质子和一个电子，没有中子。

而对于质量较大的原子，如碳原子，它有 6 个质子、6 个中子和 6 个电子。

三、质子数、中子数、核外电子数的关系
在原子中，质子数等于核外电子数，这是保持原子电中性的关键。

质子数决定了元素的种类。

不同元素的原子，质子数不同。

中子数则不是固定不变的，同种元素的原子可能具有不同的中子数，这些原子互为同位素。

例如，氢元素有三种同位素，分别是氕（没有中子）、氘（一个中子）和氚（两个中子）。

质子数和中子数之和称为质量数。

可以用符号 A 表示质量数，Z 表示质子数，那么中子数 N ＝ A Z 。

四、相对原子质量
由于原子的实际质量非常小，使用起来很不方便，因此引入了相对原子质量的概念。

相对原子质量是以一种碳原子（碳 12 原子）质量的 1/12 为标准，其他原子的质量跟它相比较所得到的比。

例如，一个氧原子的质量约是 2657×10⁻²⁶千克，一个碳 12 原子的质量约是 1993×10⁻²⁶千克。

则氧的相对原子质量约为 16 。

相对原子质量约等于质子数与中子数之和。

五、核外电子的排布规律
核外电子的排布遵循一定的规律：
1、核外电子总是先排布在能量最低的电子层里，然后再依次排布在能量较高的电子层里。

2、第一层最多容纳 2 个电子，第二层最多容纳 8 个电子，最外层最多容纳 8 个电子（当只有一个电子层时，最多容纳 2 个电子）。

3、原子的最外层电子数与元素的化学性质密切相关。

例如，金属元素的原子最外层电子数一般少于 4 个，在化学反应中容易失去电子；非金属元素的原子最外层电子数一般多于 4 个，在化
学反应中容易得到电子；稀有气体元素的原子最外层电子数一般为 8 个（氦为 2 个），化学性质相对稳定。

六、原子结构与元素性质的关系
元素的性质主要由原子的最外层电子数决定。

当原子最外层电子数小于 4 时，在化学反应中容易失去电子，表现出金属性；当原子最外层电子数大于 4 时，在化学反应中容易得到电子，表现出非金属性；当原子最外层电子数等于 8 （氦为 2 ）时，化学性质稳定，通常为稀有气体元素。

例如，钠原子的最外层电子数为 1 ，在化学反应中容易失去 1 个电子，形成带正电荷的钠离子；氯原子的最外层电子数为 7 ，在化学反应中容易得到 1 个电子，形成带负电荷的氯离子。

七、原子构成的应用
了解原子的构成对于许多领域都具有重要意义。

在化学领域，它是理解化学反应本质、元素周期表规律以及化合物形成的基础。

在材料科学中，通过控制原子的构成和排列方式，可以设计和制造具有特定性能的材料。

在核物理学中，对原子核的研究有助于开发核能、放射性应用以及核医学等。

总之，对原子构成的深入研究和理解，推动了科学技术的不断发展和进步，为人类认识和改造世界提供了重要的理论依据。