1 第一章从葡萄干面包原子模型到原子结构的行星模型(教师版)

从葡萄干面包原子模型到原子结构的行星模型知识梳理（一）复习提问1．古代的人们对原子是如何认识的？2．近代对原子的认识过程是怎样的？3．电子的发现和元素放射性现象说明了什么？4．原子结构的行星模型是如何建立的？它的内涵是什么？5．你认为原子结构的行星模型绝对准确吗？（二）知识回顾1．章头图是比利时工程师昂·瓦特凯恩于1958年为布鲁塞尔万国博览会设计的建筑物，它由九个巨大金属圆球组成，位于布鲁塞尔易明多市立公园内。

每个圆球象征一个原子，显示了人类和平利用原子能的美好前景。

2．古代对原子的认识惠施，即惠子。

公元前4世纪战国时代宋国人，一位能言善辩的学者。

他认为物质是无限可分的。

墨子，即墨翟，春秋时代著名思想家、学者。

他认为物质被分割是有条件的。

古希腊哲学家德谟克利特提出古典原子论，认为物质由极小的称为“原子”的微粒构成，物质只能分割到原子。

3．近代道尔顿的原子论化学元素均由不可再分的微粒构成，这种微粒成为原子；原子在一切化学变化中均保持其不可再分性；同一元素的原子在质量和性质上都相同，不同元素的原子在质量和性质上都不相同；不同元素化合时，这些元素的原子按简单整数比结合成化合物。

4．汤姆逊的葡萄干面包模型电子是1897年由英国物理学家汤姆孙（Joseph John Thomson，1856—1940）在研究阴极射线时发现的。

他证明了阴极射线是一种高速带电的粒子流，并测定这种粒子的电荷与质量之比（荷质比）e/m。

他发现不论阴极射线管的电极用何种金属材料制成，产生阴极射线的粒子的荷质比都相同，这种粒子应是物质共有的组成部分。

他在1897年4月30日给英国皇家协会的报告中称这种粒子为“电子”。

汤姆孙提出了葡萄干面包模型，认为原子中的正电荷是均匀分布在整个原子的球体内，电子则均匀分布在这些正电荷之间。

5．x射线的发现x射线是1895年德国物理学家伦琴（Wilhelm conrad Rontgen，1845~1923）在研究阴极射线激发玻璃管壁而产生的荧光时发现的。

他偶然发现用黑纸封套包裹着的照相底片放在高真空的阴极射线管附近时会感光，这说明放电管内发出了某种能穿透底片封套的射线，这种射线穿透力强，但不被电磁场馆转，它能穿透2～3 cm厚的木板、15 mm厚的铝片，如果把手放在放电管与屏之间，可以从手影中见到手骨的骨影。

后来研究证明，x射线是一种波长很短的电磁波。

6．铀的放射性贝克勒尔（Antoine Henri Becquerel，1852~1908）发现放射性现象纯属偶然，当时有人认为能发出荧光的物质会放出x射线，贝克勒尔试图用实验来证实这一观点。

他把一种含铀化合物的晶体——钾铀酰硫酸盐[K(UO)SO4]放在阳光下暴晒，直到晶体可以在黑暗中发出很强的荧光，然后把它放在用黑纸包裹的照相底片上，结果底片感了光，他认为晶体发出的是X射线。

他想进一步研究这种射线，但却遇上了连日阴雨。

他只好把含铀化合物晶体与用黑纸包好的底片一起放进抽屉，五天后雨停了，焦急的他忘了把晶体暴晒就径直把底片冲洗，竟发现底片也感了光，而且感光强度特别大，产生了黑如木炭的斑点。

因没有经过阳光照射，晶体不可能产生荧光，说明荧光与引起感光的射线间没有必然的联系。

这射线一定是含铀化合物或含铀晶体本身放射出来的。

进一步实验证明，这种穿透性射线是铀放射出来的。

7．19世纪末到20世纪初，证明原子的可分性的重要科学发现和现象分别是电子的发现和元素的放射性现象。

8．α射线和β射线的发现卢瑟福（Ernest Ruttherford，187l～1937），英国物理学家，生于新西兰。

1899年他发现放射性辐射中的两种成分并分别命名为α射线和β射线。

他还发现了放射性元素“钍”。

1909年他和他的同事根据他们设计和进行的α粒子散射实验，发现了原子核的存在，并提出了原子结构的行星模型。

1919年他用α粒子轰击氮原子核而获得了氧的同位素，第一次实现了元素的人工蜕变。

1908年他因在核化学方面的巨大贡献而获得诺贝尔化学奖。

9．散射光束在介质中前进时，部分光线偏离原方向而分散传播的现象。

粒子束在前进中与物质发生相互作用而使部分粒子偏离原方向前进，也称为散射。

10．α粒子散射实验（可以给学生放实验视频“模拟α粒子散射实验”，该视频可到“资源中心/教学工具库/化学/高一”文件夹中下载。

）把1g金打成尽可能薄的金箔，经计算此金箔大约由400层金原子排列组成。

下面是卢瑟福所做的α粒子散射实验的示意图。

（1）α粒子构成微粒是_______________，α粒子在真空中能穿过金箔的原因是质量相对来说_______，速率________（光速的1/10），带____电荷，能对其它带电微粒产生较强作用。

（2）根据卢瑟福预测的结果，能看到α粒子的点是_________，其理论依据是_____________________模型。

而根据实验的结果α粒子所出现的点是__________，此实验说明了_____________________。

卢瑟福因为在原子结构研究领域的突出贡献而获得诺贝尔奖，他的主要功绩是____________________________。

他能取得成功的原因是______________________。

【答案】（1）带两个单位正电荷的He2+，较大，大，正；（2）A，汤姆孙的葡萄干面包，ABC，汤姆孙的葡萄干面包模型是错误的，提出原子结构的行星模型，实事求是。

通过α粒子散射实验，卢瑟福认为：绝大部分α粒子能直线穿过金箔，说明原子一定是中空的；极少数的α粒子能被金箔偏转，有的还被直接弹了回来，说明在原子中存在着很小的带正电荷的核。

11．卢瑟福的原子结构行星模型原子是由带正电荷的质量很集中的很小的原子核和在它周围运动着的带负电荷的电子组成的，就像行星绕太阳运转一样的体系。

【补充说明】α粒子散射实验的中对于原子结构的推断是基于一系列的概率统计得出的结果。

（1）每10000个α粒子中约有1个发生了大于1°的路径偏转，发生更大偏折的机率更小。

（2）α粒子被直接弹回，说明前进途径中遇到了质量较大、体积很小的带正电荷的物体的“阻挡”。

（3）直线运动的α和β粒子在碰到物质原子时，运动方向会发生偏转。

β粒子的散射数目要比α粒子更多，因为β粒子的动量和能量要小得多。

似乎已没有疑问，如此迅速移动的粒子以其原来的路径穿过了原子，而观察到的偏转是由于遍布于原子系统内强电场作用的结果。

一般假设，一束α或β粒子射线在通过薄片物质时的散射，是物质原子来回多次小散射的结果。

然而，Geiger 和Marsden 对α射线散射的观察显示，某些α粒子在单次碰撞时，一定会发生大于正常角度的偏转。

例如，他们发现，一小部分入射α粒子，大约20000 个中有1 个，在穿过厚度约为0.00004cm的金箔时平均偏转了90°的角度，如此厚度的金箔阻止α粒子的能力相当于1.6mm厚度的空气。

Geiger 接着指出，一束α粒子穿过以上厚度金箔最可能偏转的角度是0.87°。

基于概率理论的一个简单计算表明，粒子偏转90°的机会是微乎其微的。

此外，稍后可以看出，如果这种大角度偏转是由许多小的偏转组成，那么，这种大角度偏转的α粒子对各种角度的分布并不遵守预期的概率定律。

大角度偏转是由于单次原子碰撞的设想似乎是有道理的，因为第二次同样碰撞而产生大角度偏转的概率在大多数情况下是很小的。

一个简单的计算显示，原子必须具有强电场的核心，才能在单次碰撞中产生如此大的偏转。

12．放射性元素的三种射线α射线——氦原子失去电子后的正离子（He2+）β射线——电子流γ射线——波长很短的电磁波（三）思考与复习解答（检查学生教材第7页的思考与复习是否完成，进行提问。

）1．道尔顿提出原子论。

认为“化学元素均由不可再分的微粒构成”，这种微粒称为原子。

道尔顿的原子学说为近代化学发展奠定了基础。

汤姆孙首先指出原子是有结构的，并提出了葡萄干面包模型，认为原子中的正电荷均匀分布在整个原子的球形体内，电子则均匀地分布在这些正电荷之间。

伦琴发现x射线后，对原子结构的探索有了新的突破。

卢瑟福根据电子的发现和元素的放射性现象，证实了原子是可分的，提出了原子结构的行星模型。

【归纳】填写下列方框【答案】原子可分；原子结构行星模型。

2．既然绝大部分n粒子能直线穿过金箔，说明原子一定是中空的；既然极少数的a粒子能被金箔偏转，有的还被直接弹了回来，那就说明在原子中存在着很小的带正电荷的核。

通过对电荷、质量和偏转角度等的计算，1911年卢瑟福提出了原子结构的行星模型(solarsystem model)，即原子是由带正电荷的原子核和核外带负电的电子组成的，就像行星绕太阳运转那样的体系。

四、典型例题1．中国古代的哲学家中，认为物质是无限可分的是（）A．惠施Bt墨子C．老子D．孔子2．道尔顿的原子学说曾经起了很大作用。

估的学说中，包含有下述三个论点：①原子是不能再分的粒子；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。

从现代的观点看，你认为这三个论点，其中不确切的是（）A．只有③B．只有①③C．只有②③D．有①②③3．下列关于放射性元素说法正确的是（）①所有的元素都具有放射性；②只有铀具有放射性；③元素具有放射性是由原子内部结构变化引起的；④放射性元素的放射现象不是自发的，需要外界条件（如光照）来引起的A．①②③④B．③C①②③D．①(D④4．卢瑟福在研究元素放射性时发现，放射性元素可以放出三种射线，下图中A、B、C分别代表三种射线。

其中A代表__________，本质是__________；B代表__________，本质是__________；C代表__________，本质是__________。

【答案】1.A 2.D 3.B 4. β射线，电子流；α射线，氦核（He2+）；γ射线，波长很短的电磁波。

5．英国科学家汤姆孙在打开原子结构大门中的伟大贡献是（）（选自《新教材全解（吉林出版社）》）①发现了电子②提出了原子结构的模型③打破了原子不可分的传统观念④提出原子是由带正电的物质和电子构成的A．①③ B．②④ C．①②③ D．①②③④【答案】D 6.卢瑟福原子核式结构的理论主要内容有（）（选自《新教材全解（吉林出版社）》）A．原子的中心有个核，叫原子核B．原子的正电荷均匀分布在整个原子中C．原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核里D．带负电的电子在核外绕核旋转【答案】ACD五、课堂练习（选自《化学测试与评析A、B级（上海教育出版社）》）1．在历史上，人类对原子的探究经历了多个阶段。

请将有关科学家与提出的观点用直线连接起来。

惠施··物质被分割是有条件的墨子··物质是由极小的被称为原子的微粒构成的德谟克利特··物质是无限可分的道尔顿··原子结构的行星模型汤姆孙··原子的葡萄干面包模型卢瑟福··近代原子论（原子不可再分、同种元素的原子的质量和性质相同、原子按简单整数比结合）2．应用元素放射产生的α粒子作实验，打开了原子世界的大门，关于卢瑟福的这一科学成就的说法错误的是( ) A．是偶然想象得出的结论B．是应用和创新取得的成就C．是继承和发展了科学研究的结果D．是为现代原子论打下了基础3．下列说法中错误的是( )A．发现电子后，很快创建出原子结构的行星模型B．放射性及α粒子的发现为打开原子结构的大门打下了基础C．原子结构的行星模型是在思考α粒子轰击金箔实验结果后得出的D．从古典原子论到现代原子论的过程说明科学技术是不断发展的4．原子是( )A．构成物质不可再分的微粒B．化学变化中的基本微粒C．保持物质性质的一种微粒D．保持物质化学性质的最小微粒5．关于α粒子的说法不正确的是( )A．是带2个单位正电荷的氦离子B．具有穿过原子的可能性C．能够击穿原子核而不破碎D．在轰击金箔时少量被散射6．一种能产生正2价的氦离子的射线称为__________射线，在外电场作用下，其偏向______极；另一种能产生电子流的射线称为_________射线，在外电场偏向_____极；还有一种被称为______射线的是__________________。