大学无机化学原子结构模型
无机化学第八章 原子结构
③光谱线在磁场中的分裂；
除基态外的其它状态 —— 激发态
电子尽可能处于离原子核最近、 势能最低的—— 基态。
∵ 放出光子的能量大小取决于两个能级之间的能量差， ∴不同能级间的跃迁所得谱线不同。
三、玻尔理论的合理性和局限性
冲破了经典物理的束缚，用能量量子化成功解释了单电子体系 产生光谱的原因。
缺陷在于勉强加进了一些假定，认为电子的运动符合经典力学 运动定律，有固定轨道，无法解释下述实验结果：
是量子化的。变化的不连续是指量的变化有一个最小单位。
电量是量子化的—Байду номын сангаас其最小单 位是一个电子所带的电量，
而长度、面积、时间、 速度则是非量子化的。
2）轨道能级------- 一个原子有多个定态轨道，不同的定态轨道 势能 不同，这些不同的势能状态称为：能级。
激发态原子发光的原因：
当电子从较高的能级跃迁回较低的能级时，原子会以光子形式 放出能量—— 激发态原子发光的原因。
这四条谱线是如何产生的？？？
二、玻尔的氢原子模型理论 模型的要点
该氢原子模型是在牛顿力学和 量子论的基础上建立的。
1）定态轨道—— 电子只能在以原子核为中心的某些圆形轨道上
运动。这些轨道的能量是量子化的, 且其状态
不随时间而改变, 故称为：定态轨道。
何谓量子化？
在物理学上, 若某一物理量的变化是不连续的, 则该物理量就
第八章 原子结构
§8.1氢原子光谱和玻尔理论 一、氢原子光谱
1、 光谱——复合光经过色散系统分光后，按波长（或频率）的大 小依次排列的图案。 红外光谱(0.75m ~ 1000 m)
按波长区域划分 可见光谱(400nm ~ 750nm) 紫外光谱(10nm ~ 400nm)
天津大学无机化学课件第五章原子结构与元素周期性 共74页PPT资料
例外的还有： 41Nb、 44Ru、 45Rh、 57La、
58Ce、78Pt、89Ac、90Th、91Pa、92U、 93Np
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课件
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基态原子的价层电子构型
价层——价电子所在的亚层 价层电子构型——指价层的电子分布式
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课件
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无机化学多媒体电子教案
第五章 原子结构和元素周期性
第三节原子中电子的分布
第三节
原子中电子的分布
29.11.2019
课件
31
5-3-1 基态原子中电子的分布原理
泡利不相容原理——每一个原子轨道，最多
只能容纳两个自旋方向相反的电子.
能量5最-３低-原1理基—态—原原子子为中基态电时子，分电子布尽原可 能地分布在能级较低的理轨道上，使原子处于
课件
29
3. 磁量子数(m)
磁量子数(m)的取值决定于l值，可取(2l+1)个 从-l到+l（包括零在内）的整数。每一个m值代表 一个具有某种空间取向的原子轨道。
4.自旋量子数(ms)
自旋量子数(ms)只有+1/2或-1/2 这两个数值， 其中每一个值表示电子的一种自旋方向（如顺 时针或逆时针方向）。
课件
12
在量子力学中是用波函数和与其对应的 能量来描述微观粒子的运动状态的.
原子中电子的波函数ψ既然是描述电子云
运动状态的数学表达式,而且又是空间坐标的
函数,其空间图象可以形象地理解为电子运动
的空间范围,俗称”原子轨道”.为了避免与经
典力学中的玻尔轨道相混淆,又称为原子轨函
(原子轨道函数之意),亦即波函数的空间图象
激发态(电子处于能
无机化学内容精要及习题 第一章原子结构剖析
第一章原子结构一、关键词1.核外电子运动的描述量子化特性和波粒二象性是微观粒子所共有的特征，因而核外电子运动状态不能用经典力学来描述。
量子数与对应的原子轨道2.电子层结构与元素周期表元素的分区与原子结构的关系3.元素性质递变规律元素基本性质变化趋势二、学习感悟1.原子结构模型的演变历史给我们的启迪原子结构模型是科学家根据自己的认识，对原子结构的形象描摹。
一种模型代表了人类对原子结构认识的一个阶段。
人类认识原子的历史是漫长的、无尽的，随着科学技术的发展，人类对原子的认识过程还会不断深化。
①化学认识发展的规律和所有科学认识发展的规律一样是继承、积累和突破。
②实验方法是科学研究的一种重要方法，实验手段的不断改进促使化学理论向前发展。
人类对原子结构的认识体现了人类认识自然的历程，向我们提示了一个科学理论发展的模式：实践-认识-再实践-再认识。
2.研究原子结构涉及较深的数学知识和物理知识初学者往往觉得枯燥难懂，因此，学习时重点放在理解，接受相关的基本概念，加上一定的空间想像。
3.结构决定性质，性质体现结构元素的电离能、电子亲和能和电负性在衡量元素的金属性和非金属性强弱时，结果是大致相同的。
但由于元素的电负性的大小是表示分子中原子吸引电子的能力大小，所以它能方便地定性反映元素的某些性质，如：金属性与非金属性、氧化还原性；化合物中化学键的类型、键的极性等，故它在化学领域中被广泛地运用。
而元素的电子亲和能的数值一般较电离能小一个数量级，而且已知的元素的电子亲和能数据较少，测定的准确性也差，所以其重要性不如元素的电离能。
三、难点辅导1.微观粒子运动具有哪些特点？能量是量子化的。
量子化是相对于连续而言，也就是说变化过程是不连续的，是间隔的，是跳跃式的，一个一个的，不连续的。
与宏观物体的逐渐的、连续的运动有很大的区别。
打个比方说，光从微观角度讲就是不连续的，爱因斯坦的光子说中把每一个光子叫做光量子，是一个个不连续的能量包，虽然光没有静质量，但光有动质量，有质量就有能量。
大学无机化学原子结构.ppt
Z*增加不多，r 增大为主要因素，核对外 层电子引力依次减弱，电子易失去，I 依 次变小。
4.电子亲和能 元素的气态原子在基态时获得一个电
子成为一价气态负离子所放出的能量称为 电子亲和能。当负一价离子再获得电子时 要克服负电荷之间的排斥力，因此要吸收 能量。 例如：
道上, 使整个原子系统能量最 低。
• Pauli不相容原理 每个原子轨道中最多容纳两个自旋方式
相反的电子。
• Hund 规则 在 n 和 l 相同的轨道上分布的电子,将尽
可能分占 m 值不同的轨道, 且自旋平行。
N：1s2 2s2 2p3
Z = 26 Fe：1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 •半满全满规则：
E
1 RH ( n12
1 n22 )
E E2 E1
令n2 ，则E2 0，E1 E
当 n1
1，E1
RH
1 12
2.1791018 J
n2
2，E2
RH
1 22
5.451019 J
n3
3，E3 RH
1 32 En
2.421019
RH n2
J
J
8.2 微观粒子运动的基本特征
8.2.1 电子的波粒二象性
磁量子数m： m可取 0，±1, ±2……±l ； 其值决定了ψ角度函数的空间取向。
n, l, m 一定，轨道也确定
0
1
2
3…
轨道 s
p
d
f…
例如: n =2， l =0， m =0， 2s
n =3， l =1， m =0， 3pz n =3， l =2， m =0， 3dz2 思考题：
无机化学 原子结构
1927年，德布罗依的假设为戴维逊(Davisson C J) 和盖革(Geiger H)的电子衍射实验所证实。
电子衍射图
1.1.3 微观粒子波粒二象性的特点
问题： 1. 是否波长越长，波动性越大？
2. 实物微粒波动性与光波动性的区别是什么？ 或者是实物微粒波动性的特点是什么？
(3) 磁量子数(m)
m可取0，1，2，3，… l ，共2l +1个值。 m值反映了电子云(或原子轨道)在空间的伸展方向
同一亚层内的原子轨道其能量是相同的，称等价轨道或 简并轨道。但在磁场作用下，能量会有微小的差异，因而其 线状光谱在磁场中会发生分裂。
当一组合理的量子数n、l、m确定后，电子运动的波函 数 也随之确定，该电子的能量、核外的概率分布也确定了。
鲍林近似能级图： Pauling根据光谱 实验数据及理论 计算结果，把原 子轨道能级按从 低到高分为几个 能级组。
各能级的能量次序为：
轨道能量排序与n和l的关系：
1. l相同，n不同时 2. n相同，l不同时 3. n不同，l不同时------能级交错现象
当角量子数l相同时，原子轨道的能量随着主量子数n值增大而升高： 1s < 2s < 3s
原子核外电子排布三原则：
Hund 规则： 当电子在等价轨道（能量相同轨道）上分布时，将尽
可能分占等价轨道，且自旋相同。
半满和全满规则： 等价轨道中电子处于全空（s0,p0,d0,f0）、半空(p3,d5,f7)
或全满状态(p6,d10,f14)时能量较低.
泡利不相容原理里不是说每个轨道里得 电子自旋方向相反么？那洪特规则里怎 么写在等价轨道上电子自旋方向相同呢
大学无机化学经典课件原子结构ppt
氢原子的线状光谱
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火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
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火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
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火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
氢原子光谱和玻尔模型
Na光谱
所有波长
红
橙
黄绿
青蓝
紫
6
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
E = h
式中 E 为光子的能量， 为光子的频率，h 为 Planck 常数，其值为 6.62610-34 Js。物质以光的形式吸收或放 出的能量只能是光量子能量的整数倍。
电量的最小单位是一个电子的电量。 我们将以上的说法概括为一句话，在微观领域中能量、 电量是量子化的。量子化是微观领域的重要特征，后面我 们还将了解到更多的量子化的物理量。
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火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
玻尔提出的三点假设： 1）稳定轨道的概念 2） 电子在离核越远的轨道上运 动，能量越大 3） 处于激发态的电子不稳定，可以跃迁到离核 较近的轨道上同时释放出光能
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火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
原子结构模型-PPT
D、 能量低得电子在离核近得区域运动
练习
3、 有下列四种轨道:①2s、②2p、③3p、
④4d,其中能量最高得就是 ( D )
A、 2s B、 2p C、 3p D、 4d
➢电子层与形状相同得原子轨道得能量相等, 如2px、2py、2pz轨道得能量相等。
4、电子得自旋
原子核外电子还有一种称为“自旋”得 运动。在同一原子轨道里,原子核外电子 得自旋有两种不同得状态,通常用向上箭 头“↑”与向下得箭头“↓”来表示这两 种不同得自旋状态。
总 结:
对多电子原子而言,核外电子得运动特征就是:
实际上,原子很稳定,有一定大小,并没有发生这种 电子同原子核碰撞得情况。这又怎样解释呢？
人类认识原子得历史
波 尔 原 子 模 型
1913年,玻尔建立了核外电子分层排布 得原子结构模型
德谟克利特:朴素原子观 道尔顿:原子学说
1803
汤姆生:“葡萄干布丁” 模型 1903
卢瑟福: 原子结构得核式模型 1911
P能级得原子轨道
z
z
z
y
y
y
x
x
x
P得原子轨道就是哑铃(或纺锤)
形
每个P能级有_____3__个轨道,它们互相垂直,
分别以___P__x、___P_y__、___P_z___为符号
这三个轨道得能量相等。 P原子轨道得平均半径也随能层序数增大而__增__大_
d 能 级 得 原 子 轨 道
d能级得原子轨道有5个、
量子力学研究表明,处于同一电子层得原子 核外电子,所具有得能量也可能不相同,电子云得 形状可能不完全相同,因此,对同一个电子层,还 可分为若干个能级。
n=1时,有1个s能级
大学《无机化学》知识点总结
大学《无机化学》知识点总结一、内容综述无机化学作为一门探究物质本质的学科，内容可谓是既深奥又有趣。
大学里学习的无机化学知识点，主要涉及原子结构、分子结构以及他们之间如何互动、转化的基本原理和现象。
让我们来一起梳理下这门学科的核心知识点。
首先我们要了解原子和分子是如何构成的，原子是化学变化的最小单元，它由原子核和电子构成。
原子核内含有质子和中子，它们共同决定了原子的质量。
电子在原子周围的不同轨道上运动，决定了原子的化学性质。
分子则是由两个或多个原子通过化学键连接而成，了解这些基础知识，能帮助我们理解化学反应的本质。
接下来我们会探讨化学反应中的能量变化，化学反应往往伴随着能量的吸收或释放，这是化学反应中非常重要的一个方面。
我们还会学习到化学键的断裂和形成与能量的关系，这有助于我们理解化学反应速率以及反应的方向。
此外周期表的学习也是无机化学中不可或缺的一部分，周期表按照元素的原子序数排列，让我们能够更直观地了解元素之间的关联和性质变化规律。
掌握周期表，对于预测元素的性质和反应有很大的帮助。
无机化学还包括酸碱理论、溶液理论等知识点。
这些理论帮助我们理解物质在水溶液中的行为，以及酸碱反应的基本原理。
同时我们还会学习到配位化合物的内容，了解它们如何形成以及在生活中的应用。
无机化学是一门既充满挑战又充满趣味的学科，通过学习这些核心知识点，我们能够更好地理解物质的本质和化学反应的规律，为未来的科学研究和生活应用打下坚实的基础。
1. 无机化学的重要性无机化学这门看似深奥难懂的学科，其实在我们的生活中扮演着极其重要的角色。
它不仅是化学学科的基础，更是众多科学领域研究的核心。
你可能会问，无机化学为什么这么重要呢？原因很简单，因为它关乎我们生活的方方面面。
不仅如此无机化学还在能源、环保、新材料等领域发挥着重要作用。
未来社会的发展，离不开无机化学的贡献。
学习无机化学，不仅是为了学业和未来的职业发展，更是为了更好地理解和改善我们的生活。
天津大学无机化学课件第五章原子结构与元素周期性精品文档
2019/9/23
课件
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3d z2
n课=件 3, l=2, m=0
23
3d x2 y2
n=3, l=2
2019/9/23
课件
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3 d xy
n=3, l=2
2019/9/23
课件
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3 d xz
n=3, l=2
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课件
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3 d yz n=3, l=2
光的强度∝|ψ|2
所以，光子密度是与|ψ|2成正比的。同理，在原子核外某
处空间，电子出现的概率密度（ρ）也是和电子在该处的强度
2（019ψ/9/）23 的绝对值平方成正比的课：件 ρ∝|ψ|2
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2. 电子云
为了形象地表示核外电子运动的概 率分布情况，化学上惯用小黑点分布的 疏密表示电子出现概率密度的相对大小。 小黑点较密的地方，表示概率密度较大， 单位体积内电子出现的机会多。用这种 方法来描述电子在核外出现的概率密度 分布所得的空间图象称为电子云。
ν=
En3-En2 h
=
-2.4210-19J- (-5.4510-19J) 6.62610-34J·s
= 4.571014s-1
λ3→2= cν(光3→速2 )= 4.35710180m14·ss--11= 656.5nm
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课件
5
波尔氢原子模型
成功地解释了氢原子和类氢原子(如He+、 Li2+)的光谱现象, 推动了原子结构的发展 严重的局限性。只能解释单电子原子(或 离子)光谱的一般现象，不能解释多电子 原子光谱
无机化学多媒体电子教案
第五章 原子结构和元素周期性
无机化学课件：1-1 原子结构
不可能同时准确地测定微观粒子的位置和动量。
数学表达式
-----不确定原理
h ΔxΔPx ≥ 4π
ΔxΔvx ≥
h 4πm
ΔxΔvx ≥
h 4πm
例如子弹 m=10g Δx = 10-6 m
Δv≥ 5.3×10-27 m/s
电子 m= 9.1×10－31kg Δx =10-11 m Δv≥5.8×10 6 m/s
氢原子的某些波函数、径向波函数和角度波函数
轨道 y（r, , ）
R(r)
1s 2s
2pz 2px 2py
1 πa03
er
a0
2
1 a03
e
r
a0
1 4
1 2πa03
(2
r a0
)er
2a0
1 8πa03
(2
r a0
)er
2a0
1 4
1 2πa03
(
r a0
)er
2 a0
cos
1 24πa03
(r a0
（电子的运动速率6×106 m/s）
测不准误差太大。
电子与宏观物体具有完全不同的特点，不 能同时准确地确定它的位置和动能。
电子的位置确定得越准确(Dx越小)，动量就 确定得越不准确 (Dpx越大)； 动量确定得越准确，位置就确定得越不准确。
电子运动的规律
只能用反映微观粒子的
量子力学方法来描述。
二、氢原子的量子力学模型
由于轨道的半径是不连续的， 轨道的能量是不连续的，
所发射出光的频率也是不连续的， 氢原子光谱是线状光谱。
Bohr 模型冲破了经典物理中能量
变化是连续变化的束缚，用量子化方法 解释原子结构和氢光谱。
大一无机化学课件第八章原子结构
8.1.3 Bohr原子结构理论
Plank量子论(1900年)： 微观领域能量不连续。
Einstein光子论(1903年)： 光子能量与光的频率成正比
Ｅ＝h Ｅ—光子的能量 —光的频率
h—Planck常量， h =6.626×10-34J·s
Bohr理论(三点假设)：
①核外电子只能在有确定半径和能量的轨 道上运动,且不辐射能量；
4 N 0 4s 0
4s
1 4p 0,±1
4pz,4px,4py
2 3
4d 0,±1, ±2 4f 0,±1, ±2, ±3
4…dz…2 , 4dxz , 4dyz , 4dxy , 4dx2 - y2
n,l,m
原子的单电子波函数，又称原子 轨道波函数，例如：
n=1，l=0，m=0
1,0,0 1s , 即1s轨道；
dz2 , d xz , d yz , d xy , d x2 - y2 。
n
主 层
l
亚 层
m
原子轨道
1 K 0 1s 0
1s
2 L 0 2s 0 1 2p 0,±1
2s 2pz,2px,2py
3 M 0 3s 0
3s
1 3p 0,±1
3pz,3px,3py
2 3d 0,±1, ±2
3dz2 ,3d xz ,3d yz ,3d xy ,3dx2 - y2
玻恩的统计解释
对大量粒子来说，波强度大的地方表 示在该点出现的粒子多，波强度小的 地方表示粒子在该点出现的粒子少。 对一个电子来说，空间任一点波的强 度和粒子在该点出现的几率成正比。
玻恩(德) 1954获诺贝尔奖
物质波是几率波。电子的波性是和微粒粒子的统计 性联系在一起的。
无机化学原子结构
①常见氧化态分析
②MnO2性质特征
③Mn2+性质特征 ④锰酸盐存在条件及性质特征 ⑤MnO4Ⅰ、氧化性及还原物规律 Ⅱ、不稳定性 （二）铁系元素 1、包括哪些元素，为什么把它们归在一起讨论？ 2、概述 通性： ①物理性质 ②化学性质 ③氧化态 3、重要化合物 ①氧化物性质特征 ②氢氧化物性质特征
5、某棕黑色粉末，加热情况下和浓硫酸作用会放出助燃 性气体，所得溶液与PbO2作用(稍加热)时会出现紫红色。 若再加入3%的H2O2溶液，颜色能褪去，并有白色沉淀出 现。问此棕黑色粉末为何物？
6、分析：⑴ 水溶液中，碳酸钠分别与硫酸亚铁和硫酸铁 作用产物。⑵Fe分别与氯气和盐酸作用产物
7、金属M溶于稀盐酸生成MCl2，其磁矩为5.0 B.M..在无 氧条件下操作，MCl2遇NaOH溶液产生白色沉淀A。A接 触空气就逐渐变绿，最后变成棕色沉淀B。灼烧时，B变 成红棕色粉末C。C经不彻底还原，生成黑色的磁性物质D。 B溶于稀盐酸生成溶液E。E能使碘化钾溶液氧化出I2，但 如在加入碘化钾之前先加入氟化钠，则不会析出I2。若向 B的浓NaOH悬浮液中通入氯气，可得紫红色溶液F，加入 BaCl2时就析出红棕色固体G。G是一种很强的氧化剂。试 确定M及A～G代表的物质。
规律： ①同族 ②同周期
2、电离能Ⅰ 定义：气态原子失去电子变为气态阳离子时所需的能量
它反映了原子失电子的难易程度。 影响因素：核电荷数、原子半径、电子间斥力和结构
稳定性。 变化规律：
①同元素原子 Ⅰ1＜Ⅰ2＜Ⅰ3 ②同族元素 主族：从上到下减小；
副族：从上到下增大。 ③同周期：起伏变化。
3、电子亲和能Y
讨论题
1、含铬废水处理方法综述 2、完成下列转化
B C O a4 rK 2C rO 4 K 2C r2O 7 N a2C r2O 7 C rO 3
大学无机化学思维导图第四章
02
化学键与分子结构
离子键与离子晶体
离子键的形成
通过正离子和负离子之间的静电吸引力形成 。
离子晶体的特点
高熔点、硬度大、脆性、导电性差（固态） 、溶解性（在水中易溶解）。
离子晶体的结构
离子晶体中，正离子和负离子交替排列，构 成空间点阵结构。
共价键与分子晶体
共价键的形成
通过原子间共用电子对形成。
配位化合物的分类
根据中心原子和配体的种类以及 配位数的不同，配位化合物可分 为不同类型，如单核配合物、多 核配合物等。
配位化合物的组成和命名
配位化合物的组成表示方 法
配位化合物的组成可以用化学式表示，其中 中心原子和配体的比例以及配体的种类和数 目都有特定的表示方法。
配位化合物的命名规则
配位化合物的命名遵循一定的规则，包括中心原子 、配体和配位数的表示，以及配合物类型的指明等 。
大学无机化学思维导 图第四章
contents
目录
• 原子结构与元素周期律 • 化学键与分子结构 • 配位化合物 • 氧化还原反应与电化学 • 固体无机化学简介
01
原子结构与元素周期律
原子结构模型
道尔顿实心球模型
原子是一个坚硬的实心小球，不可再分。
汤姆生枣糕模型
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 正电荷，从而形成了中性原子。
分子晶体的特点
低熔点、硬度小、具有弹性、不导电（固态和液态） 、溶解性（在水中难溶解，易溶于有机溶剂）。
分子晶体的结构
分子晶体中，分子间通过范德华力相互吸引，构成晶 体。
金属键与金属晶体
金属键的形成
通过金属原子间自由电子的共享形成。
金属晶体的特点
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师生三代共建原子结构模型
19世纪末20世纪初，随着X射线、电子、放射性现象的发现，在物理学领域内爆发了一场举世瞩目的大革命。
在不太长时间内，新理论风起云涌，新实验层出不穷，一位位科学巨匠应运而生。
在这批科学巨人所创建的科学大厦中，汤姆生、卢瑟福、玻尔师生三代精心雕琢起来的原子结构模型，至今依然光芒闪耀。
1897年，刚刚40岁的汤姆生证明了电子的存在，轰动了科学界，一举成为国际物理学界的佼佼者。
然而，他并没有因此而停步不前，仍一如既往、兢兢业业，继续攀登科学的高峰。
1904年，汤姆生提出，原子好像一个带正电的球，这个球承担了原子质量的绝大部分，电子作为点电荷镶嵌在球中间。
这种“葡萄干蛋糕”式的无核模型是汤姆生企图解释元素化学性质发生规律性变化而反复思考得出的。
汤姆生既是一位理论物理学家，又是一位出色的教育家。
他在担任英国卡文迪许实验物理学教授及实验室主任的34年间，培养出了众多优秀人才，在他的弟子中，有9位获得过诺贝尔奖，卢瑟福 就是其中之一。
1906年，英国人卢瑟福做了一次极为著名的实验，他用α粒子（即氦粒子流）作“炮弹”去轰击金属箔片制的靶子，他发现α粒子穿过箔片后，大多数没有改变方向，如入无人之境，畅通无阻，这说明原子内部是很“空”的。
同时他也发现竟有少数α粒子在偏离原方向相当大的角度散射出来，有极少数甚至被反弹回来，这是汤姆生原子模型所无法解释的，由此卢瑟福证明了正电荷不是分散分布在一个较大的球体内，而是集中在一个很小的核心上，这个核心被他称作原子核。
原子核的发现使卢瑟福感到惊讶，而科学家的敏感和追根问底的性格使他始终抓住这个问题不放，并经过周密的思考后于1911年大胆地提出了有核原子模型。
他设想原子可以和一个小行星系统相比拟，原子模型的中心是一个带正电荷的核，这个核几乎把整个原子的质量集中于一身，原子核的半径在10－14m～10－15m间，是整个原子半径的万分之一至十万分之一，带负电的电子散布在核的外围，围绕原子核旋转。
这种模型被后人称之为行星式原子结构模型。
卢瑟福的实验室被后人称为“诺贝尔奖得主的幼儿园”。
他的头像出现在新西兰货币的最大面值——100元上面，作为国家对他最崇高的敬意和纪念。
卢瑟福的原子模型虽比汤姆生模型前进了一大步，但是仍然没有摆脱宏观物体运动规律的框架，所以在解释原子的稳定性和光谱规律性上同样遇到了难以逾越的困难。
而提出解释这一困难办法的是丹麦物理学家玻尔。
玻尔曾在曼切斯特大学的卢瑟福实验室工作过。
他非常赞赏他的老师的学问和为人。
受卢瑟福的影响，玻尔的主要兴趣就集中在原子和原子核问题的研究上，于1913年提出了“电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速的圆周运动”原子模型学说，使原子结构理论为之一
新，在整个物理学界引起了“轰动性效应”。
爱因斯坦曾高度赞扬玻尔的原子结构模型是“最伟大的发现之一”。
玻尔原子结构模型仍是当今大学、中学物理、化学教科书中必不可少的内容。
值得一提的是，1919年，卢瑟福和他的另一位学生查威克在原子核里发现了质子，1932年，查威克又在原子核里发现了中子。
至此，“原子不可再分”的形而上学的观念彻底被瓦解。
汤姆生、卢瑟福、玻尔师生三代创建的原子结构模型虽已被后人“科学演变”，但他们对科学发展的贡献仍功不可没，在科学发展的历史上谱写了光辉的一页。