原子结构发现史共15页
合集下载
原子结构演变史ppt课件
CHAPTER ONE
原子概念的提出
CHAPTER ONE 原子概念
原子概念的提出
公元前5世纪，希腊哲学家德谟克利特提出：万物是 由大量不可分割的微粒构成，即原子。
CHAPTER ONE 原子概念
上古时代的原子论不是科学理论，它只 是一种哲学的推测。
CHAPTER TWO
近代原子学说
CHAPTER TWO 近代原子学说
卢瑟福
SUMMARY
纵观人类对原子结构的探索，不难发现：人们对 于物质的认识总是从宏观到微观，一代代科学家在前人 的基础上不断反思总结，或验证或推翻前人的理论。而 科学的理论也就在这样的建立——推翻的进程中不断得 以修正完善。因此，我们对于科学也要抱着虔诚而又怀 疑的立场。
A T OM
THANK YOU
CHAPTER THREE 更小的微粒——夸克
夸克
1967年，三位科学家用此加速器进行 实验，并最终证明夸克的存在。 质子和中子的组成:一个质子由两个 上夸克和一个下夸克组成，一个中 子由两个下夸克和一个上夸克组成。
SUMMARY
总结
SUMMARY
德谟克利特
道尔顿
汤姆生
海森堡
波尔
科学的探索和研究永无止境……
1
道尔顿
1803 实心球模型
2
汤姆生 1904 阴极射线实验
枣糕模型
3
卢瑟福 1911 α粒子散射实验
行星模型
3
玻尔 1913 量子论
玻尔量子化轨道
CHAPTER TWO 道尔顿原子说
英国化学家，道尔顿，1803年继承古 希腊朴素原子论和牛顿微粒说，提出原子学 说： ①原子都是不能再分的粒子; ②同种元素的原子的各种性质和质量都相同; ③原子是微小的实心球体。
原子结构的发现史
1909年卢瑟福和他 的助手做了著名α 粒子轰击金箔的实 验
卢瑟福原子行星模型
1．原子由原子核和核外电 子构成，原子的质量主要集 中在原子核上，原子核带正 电荷，位于原子中心 2．电子带负电，在原子核 周围空间做高速运动
原子核还能再分吗？
1919年，卢瑟福做了用α 粒子轰击氮原子核的实 验。他从氮核中打出的一种粒子，并测定了它的 电荷与质量，它的电荷量为一个单位，质量也为
SUCCESS
THANK YOU
2019/10/23
汤姆森提出新的原子模型： 原子呈圆球状，充斥着正电 荷，而带负电荷的电子则像 一粒粒葡萄干 一样镶嵌其 中。这就是原子的“葡萄干 布丁”模型。
正电部分 +
（“葡萄干布丁”模型）
卢瑟福的原子结构模型
英国科学家卢瑟福 （E.Rutherford,1871~1937) （汤姆森的学生）
原子是否真的是一个不可再分的球体 呢？
汤姆森的解释
英国科学家汤姆森 （Joseph John Thomson）
1897年，汤姆森等人认真 分析了高压放电管的阴极 射线，发现它是由一种带 负电荷的粒子形成的粒子 流，这种粒子就是电子。 汤姆森进行了一系列实验 后发现，不论阴极材料是 什么，都会发射出电子。 这让他意识到，电子是所 有物质的原子中共有的粒 子！既然原子中存在更小 的粒子，那么原子就是可 分的。
是原子和空间。
——2500年前古希腊哲 学家德谟克利特的哲学思考
实心球模型
1803年，英国科学家道尔顿提出物质是由原子组 成，原子不能被创造，也不能被毁灭，在化学变 化中不可再分割，在化学反应中保持本性不变。
扫描隧道显微镜下的原子影像
扫描隧道显微镜拍摄的放大 300万倍的硅原子的照片
原子结构发展史
原子結構發展史在19世紀末，放射性元素逐一被發現，它們裂變的事實衝破原子不能再分的傳統觀念。
1897年英國科學家湯姆森（1856—1940）發現原子裏有帶負電荷的電子。
這一切激勵著科學家們去探索原子的內在結構。
1904年，英國科學家湯姆森首先提出葡萄乾麵包原子模型。
他認為既然電子那麼小，又那麼輕，因此原子帶正電部分充斥整個原子，而很小很輕的電子浸泡在正電的氣氛中，這正像葡萄乾嵌在麵包中那樣。
電子帶的負電荷被原子內帶正電荷部分抵消，因此原子是電中性的。
湯姆森的原子模型能解釋原子是電中性的，還能估計原子半徑約為100pm（10-10m），因此它風行10多年，以後意外地被湯姆森的學生盧瑟福推翻。
1911年，盧瑟福（1897—1937）和蓋革（1882—1945）用α粒子轟擊金屬箔，並用螢光屏記錄粒子散射現象的情況。
他發現大部分α粒子按直線透過金屬箔，只有極少一部分α粒子被反彈回來或偏轉很大角度。
這個實驗充分說明原子內有很大空間，而正電荷部分集中在原子中心極小的球體內，這裏占原子質量的99％以上。
因此，他斷定湯姆森的葡萄乾麵包的原子模型不符實際，同時他果斷地提出新的原子模型。
1912年，盧瑟福聯繫太陽系中行星繞太陽旋轉情況提出新的原子模型是帶正電的原子核在原子正中，占原子質量的絕大部分，正像太陽系中太陽那樣；帶負電的電子環繞原子核作高速運動。
按這個模型可估計原子直徑是100pm，電子直徑是1fm，原子核直徑是10～0.1fm，原子內部有很大空間。
雖然這個模型能成功地解釋一些現象，但是它立即遭到全世界大多數科學家反對。
因為據經典物理理論，任何作加速運動的電荷都要輻射電磁波，這必然引起兩種後果：第一，不斷輻射能量，電子將沿螺旋線漸漸趨近原子核，最後落到核上而毀滅。
第二，電子不停地、連續地輻射電磁波，電磁波的波長會發生連續的變化，因此，所有的原子都應發射連續光譜。
然而事實決非如此，首先，從未發生過原子毀滅的現象。
原子核结构历史图
原子核的人工转变：用人工的办法用高能粒子轰击原子核，从而实现原子核人工转变的过程，是人类研究原子内部结构的常用方法。
居里夫妇发现
P
的放射性同位素是：
4 2
He
27 13
Al
30 15
P
1 0
n
，
30 15
P
1340
Si
0 1
e
。发现
H
的同位素：
1 0
n
3Li42
He
31H
发现
C
的同位素：
1932 年查德威克(1891-1974）因
发现中子的杰出贡献获得
1935
4
年诺贝尔物理学奖。2
He
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
9 4
Be
162
C
1 0
n
中子的发现，
有重大的意义，中子不带电，用它去轰击原子核，不受库仑力的影响，是研究原子核的强有力的“炮弹”。中子流则是穿
透本领更大，人们用它轰击各种原子核，获得许许多多人工放射性同位素，用它轰开铀核，实现了原子能的利用。
1 0
n
174 N
164
C
11H
;放射性衰变
164C174 N 01e(半衰期 5730年）
人造放射性同位素应用：（1）利用它的射线：A、由于γ 射线贯穿本领强，可以用来γ 射线检查金属内部有没有砂眼或裂纹，所用的设 备叫γ 射线探伤仪．B、利用射线的穿透本领与物质厚度密度的关系，来检查各种产品的厚度和密封容器中液体的高度等，从而实现自动 控制 C、利用射线使空气电离而把空气变成导电气体，以消除化纤、纺织品上的静电 D、利用射线照射植物，引起植物变异而培育良种， 也可以利用它杀菌、治病等（2）作为示踪原子：用于工业、农业及生物研究等；检漏、研究机件磨损、诊断疾病、分析生物分子结构等。 （3）与天然的放射性物质相比:1、放射强度容易控制 2、可以制成各种需要的形状 3、半衰期更短 4、放射性废料容易处理
原子结构演变史
现代原子学说
CHAPTER THREE
CHAPTER THREE 海森堡——电子云模型
不确定原理
一个微观粒子的某些物理量（如位置和动量，或方位角与动量矩， 还有时间和能量等），不可能同时具有确定的数值，其中一个量越确定， 另一个量的不确定程度就越大。即△p* △X≥h/2π（h是普朗克常数），它 反映了微观粒子运动的基本规律，是物理学的重要原理。这也就是说明 了在原子中，电子没有确定的运行轨迹，显然行星模型违背了这一点。 因此薛定谔在德布罗意关系式的基础上，对电子的运动做了适当的数学 处理，提出了二阶偏微分的的著名的薛定谔方程式。这个方程式的解，如 果用三维坐标以图形表示的话，就是电子云。
CHAPTER TWO
卢瑟福行星模型——α散射实验
缺陷： 虽然行星模型能够很好的解释散射实验，也提出了原子核的概念， 但是没有很好的解释核外电子的排布。因为物理学家们很快就指出， 带负电的电子绕着带正电的原子核运转，这个体系是不稳定的。两者 之间会放射出强烈的电磁辐射，从而导致电子一点点地失去自己的能 量。作为代价，它便不得不逐渐缩小运行半径，直到最终“坠毁”在 原子核上为止，整个过程用时不过一眨眼的工夫。显然原子在常态下 是稳定的，这一推论与现实不符。
CHAPTER TWO
汤姆生枣糕模型——阴极射线实验
验证道尔顿的原子说时，汤姆生发现在做α散射实验中气 体在X射线照射下会变成电的导体。 据汤姆生的推测：这种导电性，可能是由于在X射线的作 用下，产生了某种带正电的和带负电的微粒所引起的。
可是怎么往称量那么小的粒子呢？
CHAPTER TWO 汤姆生枣糕模型——阴极射线实验
物质是否可以无限分割？
物质是由什么 构成的？
A
T
原子结构核外电子排布,原子的发现史精品PPT课件
8
36 氪 Kr 2 8 18 8
8
54 氙 Xe 2 8 18 18 8
8
86 氡 Rn 2 8 18 32 18 8
8
各层最多电子数 2 8 18 32 ? ?
三、核外电子排布的一般规律
三、核外电子排布的一般规律
1．一般规律：
（1）各电子层最多容纳的电子数目为2n2。
（2）最外层不超过8个电子（K层例外）。
（1）电子层数相同（2）电子总数相同（3）各层电子数相同
五、元素的性质与元素的原子核外电子排布的关系
（1）．电子层结构为
的10电子，原子，
离子（单原子）有：O2－、F－、Ne、Na+、
Mg2+、Al3+又称与Ne原子电子层结构相同，
（2）．电子层结构为
的18电子原子、
离子（单原子）有：S2－、Cl－、Ar、K+、 Ca2+,又称与Ar原子电子层结构相同。
V是____W是____X是_____Y是____Z是_____
答案：H、O、Al、S、K
五、元素的性质与元素的原子核外电子排布的关系
1．非金属性与金属性（一般规律）
金属元素
最外层电子数 得失电子趋势 元素的性 质
<4
易失
金属性
非金属元素
>4
易得
非金属性
2．常见电子层结构相同的微粒 所谓电子层结构相同是指
（3）次外层电子数目不超过18个，倒数第三 层电子数目不超过32个。
2．规律的依据：
核外电子总是尽先排布在能量最低电子
层里，然后由里到外，依次排布在能量逐步升高 的电子层里。
原子结构示意图1
原子结构示意图2
探索原子结构、建立结构模型课件15
17 26
（1）在原子中 核电荷数 ＝ 质子数
＝
核外电子数
（2）质子数与中子数不一定相等。如：铁原子 （3）个别原子内可以没有中子。如：氢原子
一杯水的微观层次分析
发现质子和中子都是由更微小的基本粒子—— 夸克构成的。 夸克还可以再分„„
盖夸 尔克 曼之 父
现代原子模型(1920后)— —电子云模型
问题
原子核又是由什么构成的呢？
用什么方法可以知道原子核的结构？
科学思想迁移法、联想法
用高能量的粒子撞击、打碎核的 方法进行研究。
原子的结构
9.1176×10-31 千克 1.6726×10-27 千克
1.6748×10-27 千克
质子数和电子数有关系吗？什么关系？
应店街镇中
张岳锋
一、原子结构模型的发展史 1、道尔顿原子模型（1803年） 实心球模型
英国化学家道尔顿 （J.Dalton , 1766~1844)
一切物质都是由最小的粒子——原子构成， 它们是坚实的、不可再分的实心球。
2.汤姆生原子模型（1904年）
1897年汤姆生在实验中发现原 子内有具有一定质量的电子， 同时测得电子带负电。
改进了：卢瑟福核式结构模型
分层模型
丹麦物理学家玻尔 （N.Bohr，1885~1962）
电子在原子核外空间的特定轨道上稳定的绕核 做高速的圆周运动。
电子云模型
•现代科学家们提出了 “电子云模型”。 • 电子云密度大的地方， 表明电子在核外单位体 积内出现的机会多，反 之，出现的机会少。 • 如：氢原子的电子云
汤姆生提出的：原子是一 个平均分布着正电荷的粒 子，其中镶嵌着许多电子。
提出了：
卢瑟福核式结构模型：
原子结构发现史共15页
40、人类法律，事物有规律，越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
原子结构发现史
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
原子结构发现史
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯