原子的结构模型和原子核
物理选修3-5人教版 18.2原子的核式结构模型 (共12张PPT)
在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核。原子的全 部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子 在核外空间绕着核旋转。
根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分“空 旷”的，举一个简单的例子：
原子
体育场
原子核
根据卢瑟福的原子核式模型和 α 粒子散射的实验数据， 可以推算出各种元素原子核的电荷数，还可以估计出原子核 的大小。
(1) 原子的半径约为 10 ─ 10 m、原子核半径约是 10 ─14 m， 原子核的体积只占原子的体积的万亿分之一。
(2) 原子核所带正电荷数与核外电子数以及该元素在周期 表内的原子序数相等。
(3) 电子绕核旋转所需向心力就是核对它的库仑力。
1. 在用 α 粒子轰击金箔的实验中，卢瑟福观察到的 α 粒子的
绝大多数 α 粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但少数 α 粒子发生了较大的偏转，并且有极少数 α 粒子的偏转超过 了90°，有的甚至几乎达到180°。
西瓜模型或枣糕模型能否解释这种现象？
根据汤姆孙模型计算的结果：电子质量很小，对 α 粒子的 运动方向不会发生明显影响；由于正电荷均匀分布， α 粒子 所受库仑力也很小，故 α 粒子偏转角度不会很大。
汤姆孙发现了电子，并且知道了电子是带负电 荷的，人们推断出原子中还有带正电的物质。那么 这两种物质是怎样构成原子的呢？
？
汤姆孙的原子模型பைடு நூலகம்
在汤姆孙的原子模型中，原子是一个球体，正电核均 匀分布在整个球内，电子镶嵌其中。
英国物理学家 汤姆孙
汤姆孙原子模型 （枣糕模型）
1909～1911年，英国物理学家 卢瑟福和他的助手们进行了 α 粒子 散射实验。
运A动. 全情部况α是粒( 子B穿过) 金属箔后仍按原来的方向前进
原子结构的模型(PPT课件(初中科学)26张)
金金属箔
[1]大多数粒子不改变本来的运动方向，原因是：
原子内有较大的间隙。
。
[2]有小部分改变本来的运动路径，原因是： α粒子受到了同种电荷互相排挤作用而改变了运动方向。。
[3]极少数被弹射了回来，原因是： α粒子撞击到了带正电荷、质量大、体积很小的核。 。
自从卢瑟福用α粒子轰击了金属箔后，使人 们对原子内部的结构有了更深入的了解，从而对 原子内部结构的认识更接近了它的本质。
2.汤姆生的原子结构模型
汤姆生模型 （西瓜模型）
探究：卢瑟福的α粒子散射实验
1911年，英国科学家卢瑟福 用带正电的α粒子轰击金属箔， α粒子源 实验发现多数α粒子穿过金属箔 后仍保持本来的运动方向，但有 少量的α粒子产生了较大的偏转。
金金属箔
探究：卢瑟福的α粒子散射实验
1911年，英国科学家卢瑟福 用带正电的α粒子轰击金属箔， α粒子源 实验发现多数α粒子穿过金属箔 后仍保持本来的运动方向，但有 少量的α粒子产生了较大的偏转。 问题思考：
在化学变化中可分的微粒是（ B ） A．原子 B.分子 C.电子 D.原子核
6.下列叙述正确的是……………（ B ） A．原子核都是由质子和中子构成的 B．原子和分子都是构成物质的一种粒子，它 们都是在不停地运动的 C．原子既可以构成分子，也可以构成物质 D．物质在产生物理变化时，分子产生了变化， 在产生化学变化时，原子产生了变化
原 子
原子核 (+)
质子:一个质子带一个单位的正电荷 中子: 中子不带电
电子: 一个电子带一个单位的负电荷
( —）
原子核所带的电荷数简称为核电荷数。
说一说：以氧原子为例解说原子的结构
电子:8个，带8个单位负电荷
原子与原子核——知识介绍
原子和原子核 ——知识介绍一．原子结构（一）原子的核式结构人们认识原子有复杂结构是从1897年汤姆生发现电子开始的。
汤姆生通过研究对阴极射线的分析发现了电子，从而知道，电子是原子的组成部分，为了保持原子的电中性，除了带负电的电子外，还必须有等量的正电荷。
因此汤姆生提出了“葡萄干面包”模型：正电荷部分连续分布于整个原子，电子镶在其中。
1909年卢瑟福在α粒子散射实验中，以α粒子轰击重金属箔发现：大多数α粒子穿过薄膜后的散射角很小，但还有八千分之一的α粒子，散射角超过了900，有些甚至被弹回来，散射角几乎达到1800。
1911年卢瑟福提出了原子核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核称为原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核高速旋转。
从α粒子散射实验的数据可以估计出原子核的大小约为10-15——10-14米，原子半径大约为10-10米。
原子核式结构模型较好的解释了α粒子散射实验现象，也说明了汤姆生的“葡萄干面包”模型是错误的。
（二）玻尔的氢原子理论1．1．巴耳末公式1885年，瑞士物理学家巴耳末首先发现氢原子光谱中可见光区的四条谱线的波长，可用一经验公式来表示：)121(122n R -=λ n =3，4，5……式中λ为波长，R =×10 7米-1称为里德伯恒量，上式称为巴耳末公式。
2．2．里德伯公式1889年，里德伯发现氢原子光谱德所有谱线波长可用一个普通的经验公式表示出来：)11(122n m R -=λ式中n=m+1，m+2，m+3……，上式称为里德伯公式。
对于每一个m ，上式可构成一个光谱系： m=1，n=2，3，4……赖曼系（紫外区）m=2，n=3，4，5……巴尔末系（可见光区）m=3，n=4，5，6……帕邢系（红外区）m=4，n=5，6，7……布喇开系（远红外区）3．3．玻尔的氢原子理论卢瑟福的原子核式结构模型能成功地解释α粒子散射实验，但无法解释原子的稳定性和原子光谱是明线光谱等问题。
原子结构模型的演变认识原子核
原子核的发现对于理解原子的结 构和性质至关重要，它揭示了原 子的中心是由带正电的质子和不 带电的中子组成的。
早期的原子模型
19世纪末，科学家提出了一种基于 电子轨道的原子模型，即电子围绕原 子核旋转，类似于行星围绕太阳旋转 。
然而，随着科学技术的进步和实验证 据的积累，人们逐渐认识到这种模型 存在一些问题，例如无法解释电子的 跃迁和光谱线等。
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THANKS
06
原子核模型的现代研究与 应用
原子核模型的新进展
原子核的量子色动力学模型
基于量子色动力学理论，描述了原子核的基本组成和相互作用， 提供了对强相互作用的新理解。
相对论平均场模型
考虑了相对论效应，更准确地描述了原子核的结构和动态性质，如 核裂变和聚变过程。
密度依赖的核力模型
揭示了核力在原子核密度中的变化，有助于理解原子核的稳定性和 放射性衰变。
未来原子核模型的研究方向
1 2 3
发展更精确的原子核模型
随着实验技术和计算能力的提高，需要发展更精 确、更全面的原子核模型，以解释和预测新的实 验现象。
探索极端条件下的原子核行为
在极端温度和密度条件下，原子核的行为和性质 会发生显著变化，需要深入研究以揭示新的物理 现象。
跨学科合作与交流
加强与其他学科领域的合作与交流，如物理学、 化学、生物学等，促进多学科交叉融合，推动原 子核模型的发展和应用。
原子核的大小与质量
原子核的大小通常以半径来衡量，其数量级在10^-15米左右 。
原子核的质量大约等于其组成质子和中子的质量之和，但因 为强大的核力作用，实际质量会略小于组成质量。
原子核的稳定性与放射性衰变
原子核的稳定性取决于其质子和中子数量的比例，某些元 素的原子核不稳定，会发生放射性衰变。
原子核式结构模型
原子核式结构模型原子核是原子的核心部分，由质子和中子组成。
原子核的结构可以使用原子核式结构模型来描述。
该模型最早由曼谷教授鲁特福德于1911年提出，通过实验验证得到了广泛认可。
本文将详细介绍原子核式结构模型及其主要特点。
原子核式结构模型的核心概念是原子核的存在和构成方式。
根据实验结果，鲁特福德提出了原子核中心存在着正电荷和质量集中的核，质子和中子是核的基本组成部分。
质子带有正电荷，中子没有电荷，两者的质量几乎相等。
原子核的直径约为10^-15米，而整个原子的直径约为10^-10米，原子核占据原子体积只有极小的比例。
在原子核式结构模型中，原子核由质子和中子组成。
质子和中子存在于核的特定位置，形成一个紧密排列的结构。
质子和中子通过强相互作用力紧紧地束缚在一起，使得原子核保持了相对稳定的结构。
质子和中子的数量决定了原子核的质量数，在同位素中，质子数相同而质量数不同的原子核被称为同位素。
原子核的正电荷主要来自于质子，而质子数量决定了原子核的电荷数。
原子核的电荷数和质量数不同构成了不同元素的原子核，以及同位素的不同核。
原子的核电荷数决定了原子的化学性质，是元素之间发生化学反应的重要因素。
由于原子核的直径极小，通过实验观察原子核结构是非常困难的。
鲁特福德利用了阿尔法粒子散射实验，发现阿尔法粒子在经过薄金属膜时会被散射。
根据散射角的测量结果，鲁特福德得出了原子核式结构模型。
通过计算散射粒子的运动和能量，他得出了原子核的直径和正电荷的分布情况。
原子核式结构模型的主要特点是原子核中心存在着具有正电荷和质量集中的核，质子和中子是原子核的基本组成部分。
原子核质量数通过质子和中子的数量决定，而电荷数通过质子的数量决定。
原子核的直径约为10^-15米，是原子体积的一小部分。
原子核通过强相互作用力将质子和中子紧密地束缚在一起，保持着相对稳定的结构。
总结起来，原子核式结构模型是对原子核的结构和构成方式的描述。
它通过实验证据得到了广泛认可，成为了解释原子核性质和行为的重要模型。
原子的结构和性质
0
14
2.1.2 分离变量法求解薛定谔方程
运用分离法变量法使ψ( r, θ, φ)变成只 含一种变数的函数R(r)、Θ(θ)和Φ(φ)的乘积:
r,, Rr
15
sin2 (r2 R ) sin (sin )
R r r
2mr 2sin 2
2
E
Ze2 40 r
1
2 2
D = r2R2n,l(r)
41
2.3.2 原子轨道的径向部分与电子云 的径向部分
原子轨道的态函数形式非常复杂, 表达成图形才便于讨论化学问题。
42
作图对象重要涉及： (1) 态函数 (即轨道)和电子云；
(2) 完全图形和部分图形； 完全图形有: 态函数图：ψ(r,θ,φ) 电子云图：|ψ(r,θ,φ)|2
9
类氢原子的薛定谔方程：
哈密顿算符： H
2
2
ze2
2m
4 0 r
2
2 x2
2 y 2
2 z 2
薛定谔方程表达式：
2 2 2m
ze2
4 0
r
E
r x2 y2 z2
10
11
通过坐标变换，将 Laplace算符从直角坐 标系(x, y, z)换成球坐 标系(r, θ, ф):
2
1 r2
21
2.1.4 类氢原子的态函数
1.态函数表达式：
n,l,m r, , Rn,l r l,m m
令： Yl,m ( ,) l,m ( ) m ()
则： n,l,m Rn,l (r) Yl,m ( , )
22
Rn,l (r) : 径向态函数
Yl,m ( ,) : 角度态函数
原子结构模型(自编修改)
原子模型：原子是坚实的、 不可再分的实心球。
英国化学家道尔顿 （J.Dalton , 1766~1844)
汤姆生原子模型
1897年，汤姆生发现原 子内有带负电的电子， 原子是一个平均分布着 正电荷的球体，其中镶 嵌着许多电子
卢瑟福的实验
用α 粒子去轰击金箔,大多数粒子都 直接穿过金箔,少数只产生很小的偏 转,然而的极少数的粒子会反弹回去.
不断完善，不断修正的过 程.
二、原子的结构
1、原子是由居于中心的原子核和
绕核作高速运动的电子构成的
原 子 核外电子 带负电 （每个电子带一个单位的负电荷）
原子核
带正电
注意：由于原子核所带的正电荷与核外电子所带的负电荷数量 相等、电性相反，所以原子不带电。
2、原子核的结构：
质子
原子核
中子 经测定：质子带正电（一个质子带一个单位的正电荷）
原子 碳-12 碳-13 碳-14
质子数 6 6 6
中子数 6 7 8
把核电荷数为6（即质子数为6）的所有的氧原 子统称为碳元素
原子 氦-4 氦-5 氦-6 质子数 中子数
2 2 2
2 3 4
把核电荷数为2（即质子数为2）的所有的氧原 子统称为氦元素
注意
1.不同种元素的本质区别是：核电荷数（或质子数） 不同。即：质子数决定元素种类 2.元素 是同一类原子的“总称”，是一个宏 观概念， 因此元素只讲种类，不讲个数。
氯原子得到一个电 子成为一个带负电 的微粒，叫氯离子 。
阳离子：带正电的原子 或原子团。 阴离子：带负电的原子 或原子团。
二、离子
1.带电的原子（或原子团）叫离子 2.离子也是构成物质的一种微粒。
3.构成物质微粒共有分子、原子、离子。
原子的核式结构模型
原子的核式结构模型一、背景在深入研究原子的内部结构后，科学家们得出了一种关于原子构造的理论，即核式结构模型。
这个模型揭示了原子中心的秘密，为我们打开了理解物质世界的新视角。
二、核式结构模型的提出19世纪末，卢瑟福通过α粒子散射实验，发现原子中心有一个密集的原子核，其体积仅占据原子体积的几千分之一。
同时，他发现原子核周围环绕着电子，这些电子沿着轨道运动，就像行星围绕太阳运动一样。
这一发现，彻底改变了我们对原子的理解。
三、核式结构模型的内容核式结构模型的主要内容是：原子由一个位于中心的原子核和核外电子组成，电子在特定轨道上运动，并受到原子核的吸引。
原子核由质子和中子组成，其质量约占原子质量的99.9%，而电子的质量几乎可以忽略不计。
因此，原子的大部分体积是由原子核占据的。
四、核式结构模型的意义核式结构模型的提出，为我们理解原子的性质和行为提供了基础。
它解释了为什么原子在化学反应中会形成稳定的化合物，为什么元素之间会有不同的化学亲和力等等。
这一模型成为了现代化学的基础，为我们的科技发展提供了重要的理论基础。
五、结论总的来说，原子的核式结构模型是科学史上的一个重大突破，它为我们打开了理解物质世界的新视角。
然而，随着科技的发展，我们还需要更深入的研究和探索，以揭示原子内部的更多秘密。
让我们期待更多的科学发现，以更好地理解这个美丽的物质世界。
原子的核式结构模型一、背景在深入研究原子的内部结构后，科学家们得出了一种关于原子构造的理论，即核式结构模型。
这个模型揭示了原子中心的秘密，为我们打开了理解物质世界的新视角。
二、核式结构模型的提出19世纪末，卢瑟福通过α粒子散射实验，发现原子中心有一个密集的原子核，其体积仅占据原子体积的几千分之一。
同时，他发现原子核周围环绕着电子，这些电子沿着轨道运动，就像行星围绕太阳运动一样。
这一发现，彻底改变了我们对原子的理解。
三、核式结构模型的内容核式结构模型的主要内容是：原子由一个位于中心的原子核和核外电子组成，电子在特定轨道上运动，并受到原子核的吸引。
卢瑟福对原子模型的描述
卢瑟福对原子模型的描述卢瑟福是20世纪早期最有影响力的物理学家之一，他对原子模型的描述在科学界产生了深远的影响。
在他的实验证据和理论推断的基础上，他提出了一种新的原子结构模型，称为“卢瑟福原子模型”。
卢瑟福的原子模型是在他进行金属薄膜散射实验时得出的。
他使用了一束粒子（通常是α粒子）照射到一块金属薄膜上，并观察到粒子的散射现象。
通过分析散射角度和能量损失，卢瑟福得出了以下结论：原子具有一个非常小而且带正电的核心，核心周围围绕着一些轻质的带负电子。
根据卢瑟福的实验结果，他提出了三个重要结论：1. 原子核：卢瑟福发现，大部分的α粒子通过金属薄膜时，基本上是直线运动，只有少数粒子会发生明显的散射。
他解释说，这种现象是因为α粒子与一个非常小而且带正电的原子核碰撞，这个原子核位于原子的中心。
这个核心带有正电荷，负责维持原子的稳定性。
2. 空间结构：卢瑟福的实验结果还表明，原子核的体积非常小，与整个原子相比几乎可以忽略不计。
而电子则分布在原子核周围的空间中，形成了一个电子云。
这个电子云是带有负电荷的，它们的数量与原子的正电荷相等，以保持整个原子的中性。
3. 质量与电荷：卢瑟福的实验还揭示了原子核与电子之间的质量和电荷差异。
他发现，原子核的质量远远大于电子，而且带有正电荷。
电子则质量较轻，带有负电荷。
这种正负电荷之间的平衡是维持原子稳定的重要因素。
基于这些实验证据和推断，卢瑟福提出了原子的结构模型：原子核位于原子的中心，带有正电荷，而电子则围绕着原子核运动，形成了一个电子云。
这个模型对于解释原子的稳定性和各种物理化学现象具有重要意义。
然而，卢瑟福的原子模型并不完美。
后来的实验和研究表明，电子不仅仅是围绕原子核运动的，它们还具有波粒二象性，可能存在于不同的位置。
量子力学的发展使得我们对原子结构的理解更加深入。
尽管如此，卢瑟福的原子模型仍然是现代原子理论的重要里程碑。
它为后来的科学家提供了思路和启示，推动了原子物理学和量子力学的发展。
原子的核式结构模型
描述微观粒子运动的基本方程， 用于求解原子中电子的波函数和
能量。
原子轨道
由量子力学计算得出的电子在原子 中的概率分布区域，决定了元素的 化学性质。
自旋和磁矩
电子自旋和轨道运动产生的磁矩是 原子磁性的来源。
多电子原子中电子排布规律研究进展
泡利原理
确定每个电子状态的独特性，保证电子排布的稳 定性。
原子中心有一个带正电的原子核，电子绕核旋转。该模型预测了α粒子散射实 验的结果，即大多数α粒子穿过原子时不受影响，少数α粒子受到大角度偏转， 极少数α粒子被反弹回来。
实验结果与预测一致
α粒子散射实验结果与卢瑟福的核式结构模型预测相符，从而验证了该模型的正 确性。同时，其他相关实验结果也支持了核式结构模型的理论预测。
局限性
玻尔理论虽然成功地解释了氢原子光谱和类氢离子光谱，但对于复杂原子（多电 子原子）的光谱现象却无法解释。此外，玻尔理论也无法解释原子的化学性质和 化学键的形成。
03
原子核式结构模型具体内容
原子核组成与性质
原子核位于原子的中心，由质子和中 子组成。
原子核的半径约为原子半径的万分之 一，但质量却占原子总质量的99.9% 以上。
04
电子云密度越大，表明 电子在该区域出现的概 率越高。
能量层级
原子中的电子按照能量高低分 布在不同的能级上，每个能级 对应一定的电子云形状和取向
。
当电子从一个能级跃迁到另一 个能级时，会吸收或释放能量 ，表现为光的吸收或发射。
电子跃迁遵循一定的选择定则 ，如偶极跃迁选择定则、自旋
原子核的发现
卢瑟福根据α粒子散射实验现象提出了原子核式结构模型。在 原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷 和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空 间里绕着核旋转。
2.2 原子的核式结构模型
核式结构模型（行星式模型）示意图
v 电子
F库
原子核
F向 F库
•卢瑟福原子的核式结构模型的建立过程
•
• •
模卢•α粒子散射实验
福 原
发
原
子
现
子
核
电
模
式
子
•枣糕型式
•行星式
实
分
构
验
析
造
现
推
模
象
理
型
实验过程
实验过程
实验过程
实验过程
实验现象及分析
1、绝大多数α 粒子穿过金箔后仍 沿原来方向前进； 2、少数α 粒子发生了较大的偏转；
极少数α 粒子的偏转超过90°；
3、有的（个别）甚至几乎达到180°；
实验现象及分析
卢瑟福对于上述实验的结果感到十分惊奇，他说： “这是我一生中从未有的最难以置信的事，它好比你 对一张纸发射炮弹，结果被弹回来而打到自己身 上……”
1871年－1937年 英国著名物理学家
原子核物理学之父
研究方法：利用高能的粒子撞击原子 分析实验现象 认识原子的内部结构
1871年－1937年 英国著名物理学家
原子核物理学之父
一、α粒子散射实验
1909～1911年，卢瑟福、盖革和
马斯顿的α粒子散射实验。
α粒子：带两个单位正电荷，质量约是氢原子质
枣糕模型无法解释α粒子散射实验现象！
你认为原子中的正电荷和质量应如何分布？
1、绝大多数α 粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进； 说明原子中绝大部分是空的。
2、少数α 粒子发生了较大的偏转； 极少数α 粒子的偏转超过90°；
可见α粒子受到较大的库仑力作用。
原子结构的三种模型
原子结构的三种模型1.经典物理学模型经典物理学模型是早期科学家在研究原子结构时提出的一种模型。
根据经典物理学的原子理论，原子由带正电的核和围绕核旋转的带负电的电子组成。
该模型假设电子在轨道上的运动类似于行星绕着太阳公转一样，称为行星模型或Rutherford模型。
根据这个模型，原子中所有的质量都集中在核中，电子则围绕核中心运动。
该模型的优点是简单易懂，便于理解。
然而，该模型忽略了量子效应，无法解释一系列观测现象，例如光谱线的分裂和原子的稳定性。
2.量子力学模型量子力学模型是根据现代物理学理论提出的。
根据量子力学的原子理论，原子中的电子并不是沿着确定的轨道运动，而是处于一种模糊的状态，称为电子云。
电子云描述了电子在空间中的可能位置。
该模型认为，电子的位置和能量是通过数学形式的波函数来描述的，波函数的平方可以解释电子在特定位置的可能性。
量子力学模型的优点是能够很好地解释许多实验现象，例如光谱线的分裂和原子的稳定性。
然而，该模型的数学描述较为复杂，涉及到概率等概念，不太容易直观理解。
3.核物理学模型核物理学模型是对原子核的结构和性质进行研究的模型。
该模型认为原子核由质子和中子组成。
质子带正电，中子不带电。
质子和中子被称为核子。
质子和中子的总数被称为质子数，不同元素的原子核具有不同的质子数。
核物理学模型的重要发现之一是核力，核力使得质子和中子在原子核中相互吸引和结合。
该模型也解释了放射性衰变和核反应等现象。
核物理学模型的优点是能够很好地解释原子核的稳定性和不稳定性，并提供了对核反应的理论基础。
然而，该模型仍然需要量子力学的支持，因为质子和中子也是由夸克组成的微观粒子，其性质和相互作用需要量子力学的描述。
综上所述，原子结构的三种模型分别是经典物理学模型、量子力学模型和核物理学模型。
这些模型在不同的历史时期提供了对原子结构的不同理解，丰富了我们对原子世界的认识。
原子的核式结构模型(24张ppt)
汤姆生的原子模型
十九世纪末，汤姆生发现了电子，并知道电 子是原子的组成部分．由于电子是带负电的， 而原子又是中性的，因此推断出原子中还有带 正电的物质．那么这两种物质是怎样构成原子 的呢？
了汤 枣姆 糕生 模提 型出
汤姆生
汤姆生的原子模型
在汤姆生的原子 模型中，原子是一个 球体；正电核均匀分 布在整个球内，而电 子都象枣核那样镶嵌 在原子里面．
质子
中子 质子数
核子
电荷数
四.原子核的电荷与尺度
原子核的电荷和大小 根据卢瑟福的原子核式模型和α粒子散射 的实验数据，可以推算出各种元素原子核 的电荷数，还可以估计出原子核的大小。 （1）原子的半径约为10-10m、原子核半径 约是10-15m，原子核的体积只占原子的体积 的万亿分之一。 （2）原子核所带正电荷数与核外电子数以 及该元素在周期表内的原子序数相等。 （3）电子绕核旋转所需向心力就是核对它 的库仑力。
2.2 原子的核式结构模型
1897年，汤姆孙对阴极 射线研究，发现了电子， 说明原子是可再分，原 子是中性，可推断出原 子中还有带正电的物 质．那么这两种物质是 怎样构成原子的呢？
汤姆孙
19世纪末到20世纪的三十年代，对于电子、光 谱的深入研究以及放射性现象、中子、质子的 发现，引起物理观念的重大变革，创立了新的 理论，导致人们对原子和原子核认识的升华．
第一条现象说明，原子中绝大部分是空的 第二、三现象可看出，α 粒子受到较大的库仑力作用 第四条现象可看出，α粒子在原子中碰到了比他质量大的多 的东西
粒子散射实验
对α 粒子的运动方向不会发生明显影响；由于正 电荷均匀分布，α 粒子所受库仑力也很小，故α 粒子偏转角度不会很大．
原子的核式结构
原子的结构模型和原子核
❖ 如果忽略电子的质量，将原子核内所有的质子和中子的相
对质量取近似整数值加起来，所得的数值，我们称之为质量数 。
❖质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N）
信息安全技术
❖2 ❖质量数 ——
❖、 ❖
核电荷数 —— （核内质子数）
❖X ❖A
❖Z
❖——元素符号
❖含义：代表一个质量数为A、质子数为Z的原子。
信息安全技术
❖3、汤姆生原子模型 （葡萄干面包）
1897年，英国科学家汤姆生发现了电子, 认识到原子是由更小的微粒构成.
信息安全技术
❖提出了枣糕式原子模型
❖ 4、卢瑟福原子模型 （空心球）
1911年，英国物理学家卢瑟福根据α粒子散射现象认识到原 子核带正电,并提出了原子结构的核式结构学说(原子是由原子核和 核外电子构成)
信息安全技术
思考：为什么大多数α粒子穿过了金箔，而只有极少数被弹回来? 为什么α粒子被弹回来了，原子内的正电荷却没有被弹出 ？ 为什么有少量的α粒子发生了偏转?
信息安全技术
5、玻尔原子模型 1913年丹麦物理学家玻尔提出，原子核
外，电子在一系列稳定的轨道上运动。
信息安全技术
❖近 代原 ❖发
子论 现 电 子
❖11H
,
❖ ❖ 12H
13H❖氕（pie），氘(dao)，氚(chuan)
,
❖H
❖D
❖T
❖核素：具有一定质子数和一定中子数的一种原子。
❖
P29：问题解决1
信息安全技术
❖+12 ❖2 ❖8 ❖2 ❖失去电子 ❖+12 ❖2 ❖8
❖Mg
❖Mg2+
❖+8 ❖2 ❖6 ❖得到电子 ❖+8 ❖2 ❖8
高考物理知识点之原子结构与原子核
高考物理知识点之原子结构与原子核考试要点基本概念一、原子模型1．J ．J 汤姆生模型（枣糕模型）——1897年发现电子，认识到原子有复杂结构。
2．卢瑟福的核式结构模型（行星式模型）α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔，结果：绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大的偏转。
这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。
卢瑟福由α粒子散射实验提出模型：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间运动。
由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-15m 。
3．玻尔模型（引入量子理论） （1）玻尔的三条假设（量子化）①轨道量子化：原子只能处于不连续的可能轨道中，即原子的可能轨道是不连续的②能量量子化：一个轨道对应一个能级，轨道不连续，所以能量值也是不连续的，这些不连续的能量值叫做能级。
在这些能量状态是稳定的，并不向外界辐射能量，叫定态③原子可以从一个能级跃迁到另一个能级。
原子由高能级向低能级跃迁时，放出光子，在吸收一个光子或通过其他途径获得能量时，则由低能级向高能级12E E h -=γ（量子跃迁。
原子在两个能级间跃迁时辐射或吸收光子的能量化就是不连续性，n 叫量子数。
）（2）从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞（用加热α粒子散射实验卢瑟福玻尔结构α粒子氢原子的能级图n E /eV∞ 0 1 -13.62 -3.43 4 -0.853 E 1E 2E 3的方法，使分子热运动加剧，分子间的相互碰撞可以传递能量）。
原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子。
（如在基态，可以吸收E ≥13.6eV 的任何光子，所吸收的能量除用于电离外，都转化为电离出去的电子的动能）。
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核电荷数（Z）=核内质子数＞核外电子数 核电荷数（Z）=核外电子数+电荷数
阴离子: 核电荷数（Z）=核内质子数＜核外电子数
核电荷数（Z）=核外电子数—电荷数
X A +d c-+-
Ze
A、Z、c、d、e各代表什么？
A——代表质量数； Z——代表核电荷数（质子数） c——代表离子所带的电荷数 d——代表化合价 e——代表原子个数 请指出Al、Al3+中所含的质子数和电子数。
子散射现象认识到原子核带正电,并提出了原 子结构的核式结构学说(原子是由原子核和核 外电子构成)
思考：为什么大多数α粒子穿过了金箔，而 只有极少数被弹回来?
为什么α粒子被弹回来了，原子内的正电 荷却没有被弹出 ？
为什么有少量的α粒子发生了偏转?
5、玻尔原子模型 1913年丹麦物理学家玻尔提出，原子核
符号 K L M N O P Q
能量大小
小大Leabharlann 距核远近 近远3、原子核外电子排布规律
①能量最低原理：电子总是尽先排布在能
量最低的电子层里； 即由能量低
高
② 每个电子层最多只能容纳2n2电子。
③ 最外层最多只能容纳 8个电子 （K层为最外层是2个）；
次外层最多只能容纳18个电子 倒数第三层最多只能容纳32个电子；
原子的结构模型和原子核
2、道尔顿原子学说 （实心球）
19世纪初，英国科学家道尔顿提出 近代原子学说，他认为物质都由原子组 成,原子是微小的不可分割的实心球体。
3、汤姆生原子模型 （葡萄干面包） 1897年，英国科学家汤姆生发现了电子,
认识到原子是由更小的微粒构成.
提出了枣糕式原子模型
4、卢瑟福原子模型 （空心球） 1911年，英国物理学家卢瑟福根据α粒
2、原子核外电子运动区域与电子能量的关系：
电子能量高在离核远的区域内运动，电子能量低 在离核近的区域内运动 ，把原子核外分成七个运 动区域，又叫电子层，分别用n=1、2、3、4、5、 6、7…表示，分别称为K、L、M、N、O、P、Q…， n值越大，说明电子离核越远，能量也就越高。
电子层序数
（n）
12 3 4 5 6 7
小结:本节课的重点知识
1.道尔顿→汤姆生→卢瑟福 → 玻尔→量子力学
2.原子核外电子排布规律
①能量最低原理
② 每个电子层最多只能容纳2n2电子 ③ 最外层最多只能容纳 8个电子（K层为最外 层是2个）；次外层最多只能容纳18个电子；倒 数第三层最多只能容纳32个电子
3.原子结构与元素性质的关系（结构决定性质） 4.原子结构示意图
4、原子结构与元素性质的关系 （结构决定性质）
（1）稳定结构：即最外层为8电子的结 构（K层为2个）
特点：原子既不容易失去电子又不容易 得到电子 （如He、Ne、Ar等）
（2）不稳定结构： 最外层电子数﹤4时，容易失去电子
原子 最外层电子数≧4时，容易得到电子
(如易失去：Na、Mg、Al 易得到：F、O、Cl)
经验：电子排满K层，排 L 层， 排满 L 层排 M 层
+8
+12
+1
H
O
Mg
H、O、Mg原子的核外电子分层排布示意图
原子结构示意图
为了形象地表示原子的结构，人们就创
造了“原子结构示意图”这种特殊的图形。
第3层
原子核
第2层 第1层
原子核带正电 核电荷数
＋15 2 8 5
K层
M层
L层
思考与练习： 请画出1~20号元素原子结构示意图
钠离子的形成
钠原子
钠离子
Na
失一个电子
Na+ ＋
Na — e
Na+
氯离子的形成
氯原子
得一个电子
氯离子 －
Ｃｌ＋ e
Ｃｌ－
原子结构简图
电子转移 +11 ② ⑧ ①
不稳定
⑦⑧② +17
+11 ② ⑧ ⑧ ⑧② +17
+11 ② ⑧
⑧ ⑧② +17
问题：为什么Ne气单质不活泼？ 答：因为Ne元素原子最外层为8电子的稳 定结构（原子结构）
问题解决：从原子结构知识角度去解释 P29：问题解决1
失去电子
+12 2 8 2
+12 2 8
Mg
Mg2+
得到电子
+8 2 6
+8 2 8
O 原子结构示意图
O2离子结构示意图
元素化合价与最外层电子数的关系：
原子
最化外合层价电＝子数＋﹤（4时失，去容的易电失子去电数子目）
最外层电子数≧4时，容易得到电子
质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N）
X 2、质量数 —— A 核电荷数 —— Z
——元素符号
（核内质子数）
含义：代表一个质量数为A、质子数为Z的原
子。
质子（Z）
原子核
原子
A Z
X
中子（N＝A - Z）
核外电子（Z）
核电荷数=核内质子数=核外电子数=原子序数
⑵电性关系： 原子： 核电荷数（Z）=核内质子数=核外电子数 阳离子:
化合价＝－（8－最外层电子数）
关系：元素化合价在数值上等于原子失去 或得到的电子数目（失为正，得为负）
（一）原子的组成：
{ 原子
原子核{
质子 中子
核外电子
1个电子带一个单位负电荷 中子不带电
1个质子带一个单位正电荷
阅读：表1-7构成原子的粒子及其性质
如果忽略电子的质量，将原子核内所有 的质子和中子的相对质量取近似整数值加 起来，所得的数值，我们称之为质量数。
元素：具有相同质子数的同一类原子的总称。
11H , 12H , 13H 氕（pie），氘(dao)，氚(chuan)
H
D
T
核素：具有一定质子数和一定中子数的一
种原子。
35 17
Cl
,
37 17
Cl
612C , 613C , 614C
16 8
O
,
817O ,
818O
同位素：质子数相同而中子数不同的核 素互称为同位素。
外，电子在一系列稳定的轨道上运动。
近
代发 带 原现 核 子电 原 论子 子
结 构 模 型
轨 道 原 子 结 构 模 型
电 子 云 模 型
原子核外电子排布
1、原子核外电子的分层排布（分层运动）
原子核 电子层
+2
+10
+18
He
核电 Ne 该电子层 Ar 荷数 上的电子
He、Ne、Ar原子的核外电子分层排布示意图