原子结构发现史共68页

原子结构发展简史

核外电子分层排布
依据核外电子的能量不同：离核远近：近远 1能量2 高低3 ：4低 5 6 7 K高 L M N O P Q
• 墨翟（公元前479～381），战国时期著名的思想家、教育家、科学家、军事家、社会活动家，墨家学派的创始人。著有《墨经》。
• 墨子的“端”即物质的最小单位，有现代原子的意义，意味着他对物质非连续性的认识。
• 他的这一认识和古希腊哲学家德漠克利特所提出的原子（不能再分）基本上是同时代的，所以说原子概念的最早提出不能抹煞墨翟的功劳。
2、人类认识原子的过程
德膜克利特
物质的组成
墨翟（公元前479～381）
墨翟在《墨经》中说到：“非半不斮[zhuó]则不动,说在端。……斮必半, 毋与非半,不可斮也。……端,是无间也。”
意思是说物质到了没有一半的时候，就不能斫开它了。物质如果没有可分的条件，那就不能再分了。
别忘记中国的伟大
汤姆生原子模型
卢瑟福原子模型
英国科学家卢瑟福
• α粒子散射实验（1909年）——原子
（E.Rutherford,1871~1937) 有核
卢瑟福原子模型
卢瑟福原子模型
玻尔原子模型（1913年）
丹麦物理学家玻尔（N.Bohr,1885~1962)
• 玻尔借助诞生不久的量子理论改进了卢瑟福的模型。
汤姆生发现电子
汤姆生原子模型
• • •
英国物理学家汤姆生（J.J.Thomson ,1856~1940）
原子并不是构成物质的最小微粒 ——汤姆生发现了电子(1897年)
电子是种带负电、有一定质量的微粒，普遍存在于各种原子之中。
汤姆生原子模型：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，中和了电荷，从而形成了中性原子。原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球体内，电子像面包里的葡萄干镶嵌其中。

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。

【高中化学】人类对原子结构的认识历史PPT课件

• 1897年，英国科学家汤姆生发现了电子。
卢瑟福原子模型
卢瑟福原子模型
• 卢瑟福和他的助手做了著名α粒子散射实验。根据实验，卢瑟福在1911年提出原子有核模型。 • 卢瑟福原子模型（又称行星原子模型）：原子是由居于原子中心的带正电的原子核和核外带负电的电子构成。原子核的质量几乎等于原子的全部质量，电子在原子核外空间绕核做高速运动。
德谟克利特等
公元前5世纪，希腊哲学家德谟克利特等人认为：万物是由大量的不可分割的微粒构成的，这种微粒即原子。
道尔顿原子模型
19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子学说，他认为原子是微小的不可分割的实心球体
原子并不是构成物质的最小微粒 ——汤姆生发现了电子(1897年)
• 电子是种带负电、有一定质量的微粒，普遍存在于各种原子之中。 • 汤姆生原子模型：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，中和了电荷，从而形成了中性原子。原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球体内，电子像面包里的葡萄干镶嵌其中。
人类对原子结构的认识历史
基础知识回顾与小结
构成原子的粒子原子核电子质子中子
电性和电量
1个电子带一个 1个质子带一单位负电荷个单位正电荷
不显电性
质量/kg
9.109*10-31
1.673*10-27
1.675*10-27
相对质量①
1/1836②
1.007
1.008
人类认识原子的历史
电子云模型
• 现代科学家们在实验中发现，电子在原子核周围有的区域出现的次数多，有的区域出现的次数少，就像“云雾”笼罩在原子核周围。因而提出了“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。

原子结构发现qu史

中子的发现者查德威克
原子结构模型的演变
1个电子带一个单位负电荷
中子不带电 1个质子带一单位正电荷
若将原子比做一个庞大的体育场，而原子核只相当于一只蚂蚁。
30，000吨 30，000吨
原子的质量集中在原子核上，但是原子核的体积仅占原子体积的几千亿分之一.原子内部有一个很大的空间。
卡文迪许实验室克鲁克斯管
1897年，英国科学家汤姆逊发现了“电子”：电子带负电荷，是所有物质原子共有的组成部分。
汤姆逊1906年获诺贝尔物理学奖
电子的发现摧毁了“原子不可再分”的观念，打开了通往原子世界的大门，科学家们纷纷提出了自己的原子结构模型......
汤姆逊认为：原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中均匀地镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而形成了中性原子，人称枣糕式无核模型：
助手索迪（1921年）和哈恩（1944年），在曼彻斯特大学时的玻尔（1922年）和海威西（ 1943 年），在剑桥太学时的查德威克（ 1935年）、阿普顿（1947年）、希莱克特（ 1948年）、鲍威尔（1950年）、考克饶夫和瓦尔顿（ 1951 年）、卡皮查（ 1978 年） . 与他的作用有关而在后来获诺贝尔奖的，有阿斯顿（1922年）、狄拉克（1933年）和贝特（1976年）等
在哲学原子论、元素学说、质量守恒定律获得发展的的基础上，1803年英国科学家道尔顿提出了近代科学原子论。
一百多年前，手艺高超的德国玻璃工人会制造一种能发出绿光的管子，有钱人家将它悬挂在客厅里做装饰品，以炫耀他们的富有。这种管子曾引起过很多科学家的兴趣，一位英国皇家学会会员化学家兼物理学家威廉· 克鲁克斯对这种能发光的管子着了迷，很想弄清楚这些光线究竟是什么，他做了一根两端封有电极的玻璃管，将管内的空气抽出，使管内的空气十分稀薄，然后将高压加到两块电极上，这时在两极中间出现一束跳动的光线，这就是很多科学家潜心研究的稀薄气体中的放电现象。玻璃管内的空气越稀薄，越容易产生自激放电现象。但是，当玻璃管内的空气稀薄到一定程度时，管内的光线反而渐渐消失，而在阴极的对面玻璃管壁上出现了绿色荧光。这种阴极发射出来的射线，肉眼看不见，但能在玻璃管壁上产生辉光或荧光。科学家们称这个神秘的绿色荧光叫“阴极射线”，称这些发光的管子叫“阴极射线管”，又称“克鲁克斯管

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。

原子结构理论的发展简史 ppt课件

r OP 的长度
（0 — ）
OP 与 z 轴的夹角（ 0 — ）
OP 在 xoy 平面内的投影 OP′
P
与 x 轴的夹角（ 0 — 2 ）
r
根据 r，，的定义，有
x = r sin cos
o
y y = r sin sin
z = r cos
x
P′
r ppt课件 2 = x2 + y2 + z2
值。这种量子化的能量状态称为能级。
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9
借助于氢原子能量关系式可定出氢原子各能级的能量：
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(2) 玻尔理论的第二点可用来说明原子的稳定性的稳定
在通常情况下，氢原子中的电子在特定的稳定轨道上运动，并不放出能量，因此通常情况下，原子是不会发光的，同时，氢原子也不会自发地毁灭。
在量子力学中常把波函数称为原子轨道函数，简称
原子轨道。
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23
（二）四个量子数
n、l、m组成一套参数可描述出波函数的特征，即核外电子的一种运动状态。除这三个量子数以外，还有一个描述电子自旋特征的量子数ms，称为自旋量子数。
当四个量子数n、l、m、ms组合方式一定时，波函数的具体形式也就一定，电子的运动状态（原子轨道或电子云的形状和空间伸展方向、原子中电子的能量）也就一定。
4. 玻尔理论的不足和原因
不足：玻尔理论的不足虽然对氢原子光谱作出了相当满意的解释，但他不能说明多电子原子光谱；也不能说明氢原子光谱的精细结构。
原因：因为玻尔理论没有摆脱经典力学的束缚，虽然引入了量子化条件，但仍将电子视为有固定轨道运动的宏观粒子，而没有认识到电子的波动性，因此不能全面反映微观粒子的运动规律。

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

原子结构的发展史

元素
化合价
原子最外层电子数目
失去（或得到）电子的数目
Na
Mg
2
O
6ClBiblioteka -1讨论：化合价与得失电子的数目、最外层电子数目之间的关系。
一些元素的原子得失电子的情况
+1
1
失去1个
+2
失去2个
-2
得到2个
7
得到1个
探寻规律
结论：最高正化合价=失电子数=最外层电子数
上述规律相互制约，相互联系
2、原子核外电子排布一般规律
请写出下列原子结构示意图： He Ne Ar H O Mg N Na S
4、卢瑟福
——核式结构模型
3、汤姆生
——葡萄干面包模型
01
02
质量守恒定律：化学反应前后物质质量不变。
定组成定律：一种纯净物不论来源如何，各组分元素的质量间都有一定的比例
倍比定律：当甲和乙两种元素相互化合生成两种以上的化合物时，在这些化合物中，与一定质量甲元素相化合的乙元素的质量间互成简单整数比关系
=得电子数=8－最外层电子数
负价＝－得电子数＝－（8－最外层电子数）
2 8 1
+11
Na
2 8 7
+17
Cl
（1）金属元素原子最外层一般少于4个电子，在反应中易失去电子，形成与稀有气体元素原子相同的电子层排布的阳离子（稳定结构）。（2）非金属元素原子最外层一般超过4个电子，在反应中易得到电子，形成与稀有气体元素原子相同的电子层排布的阴离子（稳定结构）。（3）原子核在反应中不发生变化，原子的最外层电子数可能发生变化，元素的化学性质取决于原子的最外层电子。元素化合价与得失电子数目的关系：（1）金属元素为正化合价，失去电子的数目即为化合价的数值。（2）非金属元素既可以为正化合价也可以为负化合价，活泼非金属元素的最低负化合价的数值即为得到电子的数目。元素化合价与最外层电子数目的关系： ①活泼金属元素化合价=__原子最外层电子数 ②非金属元素的最低价=_原子最外层电子数－8