选修3-5原子结构-原子核(精品课件)

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③轨道:原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核 运动相对应.原子的定态是不连续的,因此电子的可能轨道 也是不连续的. 3.氢原子的能级、能级公式 (1)氢原子的能级 ①能级图如图1-3-2所示
图1-3-2
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②能级图中相关量意义的说明
相关量
表示意义
子和一个质子.由此可知
( ).
A.A=2,Z=1
B.A=2,Z=2
C.A=3,Z=3
D.A=3,Z=2
解析 该核反应的方程式为:AZX+21H→42He+11H,由质量数 和电荷数守恒得:A=4+1-2=3.Z=2+1-1=2,故正确 答案为 D.
答案 D
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3.氦原子核由两个质子与两个中子组成,这两个质子之间存
能级图中的横线 表示氢原子可能的能量状态——定态
横线左端的数字 “1,2,3…”
横线右端的数字 “-13.6,3.40…”
表示量子数 表示氢原子的能级
相邻横线间的距离
表示相邻的能级差,量子数越大相邻 的能级差越小
带箭头的竖线
表示原子由较高能级向较低能级跃迁, 原子跃迁的条件为hν=Em-En
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(卢瑟福发现质子)
24He+94Be―→162C+01n
(查德威克发现中子)
2173Al+42He―→3105P+01n
约里奥·居里夫妇发 现放射性同位素,
3105P―→3104Si++01e 同时发现正电子
29352U+01n―→15446Ba+8396Kr+310n 29352U+01n―→15364Xe+9308Sr+1010n
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4.记住一些结论 (1)一群氢原子处于量子数为 n 的激发态时可能辐射 的光谱条数为 N=nn2-1. (2)只有光子能量恰好等于跃迁所需的能量(hν=Em -En)时,光子才被吸收. (3)入射光子能量大于电离能(hν=E∞-En) 时,光子 一定能被原子吸收并使之电离,剩余能量为自由电子 的动能.
第3章 原子结构 原子核
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氢原子的光谱 氢原子的能级结构、能级公式 Ⅰ(考纲要求) 1.原子的核式结构 (1)电子的发现:1897年,英国物理学家汤姆孙通过对阴 极射线的研究发现了电子. (2)原子的核式结构
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(2)原子的核式结构 ①α粒子散射实验的结果 绝大多数α粒子穿过金箔后,基本上仍沿 原来的方向前进,但少数α粒子发生了大 角度偏转,极少数α粒子甚至被撞了回来, 如图1-3-1所示.
(2)氢原子的能级和轨道半径 ①氢原子的能级公式:En=n12E1(n=1,2,3,…),其中 E1 为 基态能量,其数值为 E1=-13.6 eV. ②氢原子的半径公式:rn=n2r1(n=1,2,3,…),其中 r1 为基 态半径,又称玻尔半径,其数值为 r1=0.53×10-10 m.
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射线名称 比较项目
α射线
β射线
组成 带电荷量
质量 符号 速度
高速氦核流 高速电子流
2e 4mp mp=1.67
×10-27 kg He 0.1c
-e
mp 1 840
-01e 0.99c
γ射线
光子流(高 频电磁波)
0 静止质 量为零
γ c
垂直电磁场 偏转情况
偏转
偏转
不偏转
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射线名称 比较项目
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原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰 期、放射性同位素 Ⅰ(考纲要求)
1.天然放射现象、三种射线 (1)天然放射现象:放射性元素自发地发出射线的现象, 首先由贝可勒尔发现.天然放射现象的发现,说明原子核 具有复杂的结构. (2)三种射线的比较
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2.氢原子光谱 (1)氢原子光谱的实验规律 巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线,其波长公式1= λ
R212-n12
,(n=3,4,5,…),R
是里德伯常量,R=1.10×107
m-1,
n 为量子数. (2)玻尔理论 ①定态:原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些 能量状态中原子是稳定的,电子虽然绕核运动,但并不向外 辐射能量. ②跃迁:原子从一种定态跃迁到另一种定态时,它辐射或吸 收一定频率的光子,光子的能量由这两个定态的能量差决 定,即hν=Em-En.(h是普朗克常量,h=6.63×10-34 J·s)
是两个轻核反应,右边是中等原子核.裂变方程的左边是重 核与中子反应,右边是中等原子核.人工核转变方程的左边 是氦核与常见元素的原子核反应,右边也是常见元素的原子 核,由此可知B、D两选项正确. 答案 BD
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5.现已建成的核电站发电的能量来自于
( ).
A.天然放射性元素衰变放出的能量
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2.核反应的四种类型
类型 衰 α衰变 变 β衰变
人工 转变
重核 裂变 轻核 聚变
可控性 自发 自发
人工 控制
比较容易 进行人工 控制
很难 控制
核反应方程典例
29382U―→29340Th+24He
29340Th―→29341Pa+-01e
174N+42He―→187O+11H
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图1-3-1
②卢瑟福的原子核式结构模型
在原子的中心有一个很小的核,叫原子核,原子的所有正电荷
和几乎所有质量都集中在原子核里,带负电的电子在核外绕核
旋转.
③原子核的尺度:原子核直径的数量级为10-15 m,原子直径 的数量级约为10-10 m. ④原子核的组成:原子核是由质子和中子组成的,原子核的电
荷数等于核内的质子数.
B.人工放射性同位素放出的能量
C.重核裂变放出的能量
D.化学反应放出的能量
解析 现在核电站所用原料主要是铀,利用铀裂变放出的
核能发电,故C项正确.
答案 C
6.根据玻尔理论,在氢原子中量子数n越大,则 ( ). A.电子轨道半径越小 B.核外电子速度越小 C.原子能级能量越小 D.原子的电势能越小 答案 B
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1.衰变规律及实质
衰变 类型 衰变 方程
α衰变 MZ X―→MZ--24Y+24He
β衰变 MZ X―→Z+M1Y+-01e
衰变 实质
衰变 规律
2个质子和2个中子结 合成一个整体射出
中子转化为 质子和电子
211H+201n―→24He
10n―→11H+-01e
电荷数守恒、质量数守恒
2.核能 _核__子__结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸 收的能量,叫做原子核的_结__合__能,亦称核能.
3.质能方程、质量亏损 爱因斯坦质能方程E= _m__c_2,原子核的质量必然比组成它 的核子的质量和要小Δm,这就是质量亏损.由质量亏损可 求出释放的核能ΔE= _Δ_m__c_2.
在着万有引力、库仑力和核力,则3种力从大到小的排列
顺序是
( ).
A.核力、万有引力、库仑力
B.万有引力、库仑力、核力
C.库仑力、核力、万有引力
D.核力、库仑力、万有引力
解析 核力是核子之间的一种强相互作用,其相互作用力
巨大,两核子之间的万有引力极其微小,所以我们在平时
的计算时不考虑.
答案 D
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4.下列说法正确的是
( ).
A.175N+11H―→162C+24He 是 α 衰变方程
B.11H+21H―→32He+γ 是核聚变反应方程
C.29382U―→29340Th+42He 是核裂变反应方程
D.24He+2173A1―→3105P+10n 是原子核的人工转变方程 解析 核反应类型分四种,方程特点各有不同,衰变方程的 左边只有一个原子核,右边出现α或β粒子.聚变方程的左边
1.认识原子结构的线索 气体放电的研究―→阴极射线―→发现电子―→汤 姆孙的“枣糕”模型―α―粒―子―散―射―实――验→卢瑟福核 式结构模型―氢―原―子―光―谱―的―研―究→玻尔模型.
2.玻尔理论的基本内容 能级假设:氢原子 En=En21,n 为量子数. 跃迁假设:hν=E 末-E 初. 轨道量子化假设:氢原子 rn=n2r1,(n 为量子数).
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裂变反应和聚变反应、裂变反应堆 核反应方程 Ⅰ(考纲要求)
1. 裂变反应和聚变反应 (1)重核裂变:是重核分裂成中等质量的核的反应过程.如: 29325U+10n―→15464Ba+8396Kr+_3_10n.
由重核裂变产生的中子使裂变反应能持续地进行的过程称为 链式反应,发生链式反应的条件是:裂变物质的体积_大__于__ _等__于__临界体积. 裂变的应用:原子弹、核反应堆. (2)轻核聚变:聚变是两个轻核结合成_质__量__较__大__的核的反应过 程.如: 13H+21H―→42He+_10_n_+17.6 MeV 使核发生聚变需要几百万度以上的高温,因此聚变又叫_热__核__ _反__应__.
的是
( ).
A.卢瑟福做α粒子散射实验是为了验证汤姆孙的枣糕模型
是错误的
B.卢瑟福认识到汤姆孙“枣糕模型”的错误后提出了“核式
结构”理论
C.卢瑟福的α粒子散射实验是为了验证核式结构理论的正
确性
D.卢瑟福依据α粒子散射实验的现象提出了原子的“核式
结构”理论
答案 D
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2.(2010·全国Ⅱ,14)原子核AZX 与氘核21H 反应生成一个 α 粒
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2.人造放射性同位素的优点 (1)放射强度容易控制; (2)可以制成各种所需的形状; (3)半衰期很短,废料容易处理.
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核力、结合能、质量亏损 Ⅰ(考纲要求)
1. 核力 核子间的作用力.核力是短程强引力,作用范围在1.5× 10-15 m之内,只在_相__邻__的核子间发生作用.
α射线
β射线
γ射线
贯穿本领
对空气的 电离作用 在空气中 的径迹 通过胶片
最弱 用一张薄 纸能挡住
较强

穿透几厘米 强穿透几厘
厚的铝板 米厚的铅板
很强
较弱
粗、短、直 感光细、较长、 源自折感光很弱 最长 感光
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2. 原子核的衰变 (1)原子核放出α粒子或β粒子,变成另一种原子核的变化 称为原子核的衰变. (2)分类 α 衰变:AZX→ZA--24Y+42He β 衰变:AZX→Z+A1Y+0-1e (3)半衰期:放射性元素的原子核有_半__数__发生衰变所需的 时间.半衰期由_核__内__部__本__身__的因素决定,跟原子所处的 _物__理__或__化__学__状__态__无关.
21H+13H―→24He+10n
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射线的危害和防护 Ⅰ(考纲要求)
污染与 举例与 防护 措施
说明
核爆炸
核爆炸的最初几秒钟辐射出来的主要是强烈 的γ射线和中子流,长期存在放射性污染
污染
核泄漏
核工业生产和核科学研究中使用放射性原材 料,一旦泄露就会造成严重污染
医疗照射
医疗中如果放射线的剂量过大,也会导致病 人受到损害,甚至造成病人的死亡
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3.氢原子跃迁时电子动能、电势能与原子能量的变化 (1)原子能量:En=Ekn+Epn=En21,随 n 增大而增大,其 中 E1=-13.6 eV. (2)电子动能:电子绕氢原子核运动时静电力提供向心 力,即 ker22=mvr2,所以 Ekn=12kern2,随 r 增大而减小. (3)电势能 通过库仑力做功判断电势能的增减. 当轨道半径减小时,库仑力做正功,电势能减小; 反之,轨道半径增大时,电势能增加.
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3.放射性同位素及应用 (1)同位素 具有相同_质__子__数__而_中__子__数__不同的原子核,在元素周期表中 处于同一位置,互称_同__位__素__. 有些同位素具有放射性,叫做放射性同位素.天然放射性同 位素不过四十多种,而人工制造的放射性同位素已达1 000 多种. (2)放射性同位素的应用 ①放射性同位素放出的射线应用于工业、探伤、农业、医疗 等. ②作示踪原子.
密封防护
把放射源密封在特殊的包壳里,或者用特殊 的方法覆盖,以防止射线泄漏
防护
距离防护
距放射源越远,人体吸收的剂量就越少,受 到的危害就越轻
时间防护 尽量减少受辐射的时间
屏蔽防护
在放射源与人体之间加屏蔽物能起到防护作 用.铅的屏蔽作用最好
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1.关于原子结构理论与α粒子散射实验的关系,下列说法正确
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