《人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)》

1、人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)之一：原子結(jié)構(gòu)模型的演變之一：原子結(jié)構(gòu)模型的演變思考：思考：1、道爾頓為什么會(huì)把原子想象成堅(jiān)、道爾頓為什么會(huì)把原子想象成堅(jiān)硬實(shí)心的小球呢？硬實(shí)心的小球呢？（實(shí)例，科學(xué)事實(shí)）（實(shí)例，科學(xué)事實(shí)） 2、科學(xué)想象是以什么為基礎(chǔ)的？、科學(xué)想象是以什么為基礎(chǔ)的？ 實(shí)驗(yàn)事實(shí)實(shí)驗(yàn)事實(shí) 英國物理學(xué)家湯姆森于英國物理學(xué)家湯姆森于18971897年開始研究年開始研究陰極射線，發(fā)現(xiàn)金屬中都存在帶負(fù)電荷的粒陰極射線，發(fā)現(xiàn)金屬中都存在帶負(fù)電荷的粒子，即子，即“電子電子”。 科學(xué)想象科學(xué)想象 當(dāng)湯姆森發(fā)現(xiàn)當(dāng)湯姆森發(fā)現(xiàn)“電子電子”后就提出了原子后就提出了原子結(jié)構(gòu)模型，你能否依據(jù)原子中有

2、帶負(fù)電荷的結(jié)構(gòu)模型，你能否依據(jù)原子中有帶負(fù)電荷的電子這一事實(shí)，來想象一個(gè)原子結(jié)構(gòu)的理想電子這一事實(shí)，來想象一個(gè)原子結(jié)構(gòu)的理想模型呢？模型呢？ 看一看看一看 你是否具有與你是否具有與“湯姆森湯姆森”一樣的想象力？一樣的想象力？湯姆森的原子結(jié)構(gòu)模型 大膽質(zhì)疑大膽質(zhì)疑 湯姆森的學(xué)生、年僅湯姆森的學(xué)生、年僅3232歲的英國歲的英國物理學(xué)家盧瑟福物理學(xué)家盧瑟福19071907年利用鐳等放射年利用鐳等放射性元素產(chǎn)生的帶正電性元素產(chǎn)生的帶正電粒子（粒子（4 42 2HeHe），），使其穿過鉛板的小孔，射向極薄的金使其穿過鉛板的小孔，射向極薄的金箔，結(jié)果發(fā)現(xiàn)以下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：箔，結(jié)果發(fā)現(xiàn)以下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象： 絕大多數(shù)絕

3、大多數(shù)粒子不偏轉(zhuǎn)；粒子不偏轉(zhuǎn)； 少數(shù)少數(shù)粒子大角偏轉(zhuǎn)；粒子大角偏轉(zhuǎn)； 極少數(shù)極少數(shù)粒子被反彈。粒子被反彈。 推理建模推理建模 請(qǐng)你根據(jù)盧瑟福的散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行推理并建立原子結(jié)構(gòu)模型看一看 你的推理能力與盧瑟福是否處于同一水平？ 建模提示建模提示 湯姆森原子模型能否解釋使粒子發(fā)生大角度的散射？為什么？電子能否使粒子發(fā)生大角度的散射？大部份粒子在穿過金箔后仍沿原方向前進(jìn)，這現(xiàn)象說明了什么問題？極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)角超過了900，有的接近1800，這是什么原因造成的？盧瑟福原子結(jié)構(gòu)模型 難解的謎難解的謎 當(dāng)盧瑟福建立了原子結(jié)構(gòu)的模型之后，遇到了當(dāng)盧瑟福建立了原子結(jié)構(gòu)的模型之后，遇到了一個(gè)難解的謎一個(gè)難解

4、的謎當(dāng)電子圍繞原子核旋轉(zhuǎn)時(shí)，它當(dāng)電子圍繞原子核旋轉(zhuǎn)時(shí)，它在輻射電磁波的同時(shí)會(huì)因失去能量而墜落到原子在輻射電磁波的同時(shí)會(huì)因失去能量而墜落到原子核上，原子的結(jié)構(gòu)應(yīng)該崩潰。核上，原子的結(jié)構(gòu)應(yīng)該崩潰。盧瑟福的含核原子模型，在原子發(fā)展史上盧瑟福的含核原子模型，在原子發(fā)展史上起了積極的作用，但是這種假定與事實(shí)存起了積極的作用，但是這種假定與事實(shí)存在一定的矛盾，如無法解釋原子的相對(duì)穩(wěn)在一定的矛盾，如無法解釋原子的相對(duì)穩(wěn)定性和原子的線狀光譜。定性和原子的線狀光譜。 大膽質(zhì)疑大膽質(zhì)疑 1913 1913年，盧瑟福的學(xué)生、丹麥物年，盧瑟福的學(xué)生、丹麥物理學(xué)家玻爾將誕生不久的量子理論運(yùn)理學(xué)家玻爾將誕生不久的量子理論

5、運(yùn)用到原子結(jié)構(gòu)模型之中，他提出：不用到原子結(jié)構(gòu)模型之中，他提出：不同的電子運(yùn)轉(zhuǎn)軌道是具有一定能級(jí)差同的電子運(yùn)轉(zhuǎn)軌道是具有一定能級(jí)差的穩(wěn)定軌道；正常的電子在穩(wěn)定的軌的穩(wěn)定軌道；正常的電子在穩(wěn)定的軌道上運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)既不輻射也不吸收能量；道上運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)既不輻射也不吸收能量；當(dāng)電子從較高軌道落到較低軌道時(shí)才當(dāng)電子從較高軌道落到較低軌道時(shí)才產(chǎn)生輻射。玻爾因此項(xiàng)成果榮獲了產(chǎn)生輻射。玻爾因此項(xiàng)成果榮獲了19221922年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型 波爾理論沖破了經(jīng)典力學(xué)的束縛，解釋了經(jīng)典力學(xué)無法解釋的原子結(jié)構(gòu)和氫光譜的關(guān)系，但他未能完全沖破經(jīng)典力學(xué)的束縛，使電子在原子核外的運(yùn)動(dòng)采取了宏觀物體

6、的固定軌道。坎坷的研究歷程小結(jié)考考 考考 你你答案答案DC 考考 考考 你你之二：原子核外電子的分層排布之二：原子核外電子的分層排布原子的構(gòu)成原子的構(gòu)成原子原子原子核原子核核外電子核外電子質(zhì)子質(zhì)子+中子中子（電子在原子核外是分層排布的）呈現(xiàn)：呈現(xiàn)：1-181-18號(hào)元素的核外電子排號(hào)元素的核外電子排布布-原子結(jié)構(gòu)示意圖原子結(jié)構(gòu)示意圖交流討論：交流討論：1 1、分析氦、氖、氬原子結(jié)構(gòu)示意圖，、分析氦、氖、氬原子結(jié)構(gòu)示意圖，請(qǐng)問有什么共同特點(diǎn)？請(qǐng)問有什么共同特點(diǎn)？2 2、其它原子的、其它原子的“人生追求人生追求”是什么？是什么？BeONeMgAlPSiAr幾種原子的核外電子排布幾種原子的核外電子排

7、布 在通常情況下，稀有氣體很難與其在通常情況下，稀有氣體很難與其他元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。為什么？他元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。為什么？ 稀有氣體的不活潑性是由稀有氣體的不活潑性是由于其原子核外電子排布達(dá)到穩(wěn)于其原子核外電子排布達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，很難與其他物質(zhì)發(fā)生定結(jié)構(gòu)，很難與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。化學(xué)反應(yīng)。我要電子我要電子誰要電子誰要電子結(jié)論：結(jié)論： 鈉、鎂、鋁等活潑金屬原子的最外層鈉、鎂、鋁等活潑金屬原子的最外層電子數(shù)較少，與活潑非金屬反應(yīng)時(shí)容易電子數(shù)較少，與活潑非金屬反應(yīng)時(shí)容易失去電子失去電子，形成穩(wěn)定的電子層結(jié)構(gòu)；，形成穩(wěn)定的電子層結(jié)構(gòu)；氧、氟、氯等活潑非金屬原子的最外氧、氟、氯等活潑非金屬原子的最外層電

8、子數(shù)較多，與活潑金屬反應(yīng)時(shí)容易層電子數(shù)較多，與活潑金屬反應(yīng)時(shí)容易得到電子得到電子，形成穩(wěn)定的電子層結(jié)構(gòu)。，形成穩(wěn)定的電子層結(jié)構(gòu)。問題解決問題解決1.金屬單質(zhì)金屬單質(zhì)Na、Mg能分別與非金屬單質(zhì)能分別與非金屬單質(zhì)O2、Cl2反應(yīng)生成氧化物和氯化物，請(qǐng)寫出這些氧反應(yīng)生成氧化物和氯化物，請(qǐng)寫出這些氧化物和氯化物的化學(xué)式。化物和氯化物的化學(xué)式。Na2O、 MgO、 NaCl、 MgCl22、根據(jù)、根據(jù)Na、Mg、 O、Cl原子在反應(yīng)過程中失去或得到電子的原子在反應(yīng)過程中失去或得到電子的數(shù)目及其最外層電子數(shù)目，推斷其氧化物和氯化物中元素的化數(shù)目及其最外層電子數(shù)目，推斷其氧化物和氯化物中元素的化合物，將結(jié)

9、果填入表合物，將結(jié)果填入表16元素 化合價(jià) 原子最外層電子數(shù)目失去（或得到）電子的數(shù)目NaMg2O6Cl 1122171（失去）2（失去）2（得到）1（得到）答案答案D答案答案A已知最外層電子數(shù)相等的元素原子具有相似的化學(xué)性質(zhì)。下列原子中，與氧元素原子的化學(xué)性質(zhì)相似的是:A.Ne B. Mg C. S D. C考考 考考 你你在化學(xué)反應(yīng)中，原子核 變化，原子的最外層電子數(shù) 變化?；顫娊饘倥c活潑非金屬發(fā)生反應(yīng)時(shí)，活潑金屬容易 電子而顯 價(jià)，活潑非金屬容易 電子而顯 價(jià)。試用原子結(jié)構(gòu)示意圖表示出鈉原子與氟原子化合成氟化鈉的形成示意圖：考考 考考 你你和Ne原子具有相同電子數(shù)的單核微粒有 ，和Ne原

10、子具有相同電子數(shù)的多核微粒有 。 考考 考考 你你之三：原子核的組成之三：原子核的組成原子原子原子核+核外電子- 質(zhì)子+ 中子原子的構(gòu)成原子的構(gòu)成大型體育場(chǎng)與螞蟻大型體育場(chǎng)與螞蟻原子呈電中性原子呈電中性核內(nèi)質(zhì)子數(shù)（核電荷數(shù)）核內(nèi)質(zhì)子數(shù)（核電荷數(shù)）= = 核外電子數(shù)核外電子數(shù)想一想：質(zhì)子、中子、電子的電性如何？想一想：質(zhì)子、中子、電子的電性如何？1個(gè)質(zhì)子帶一個(gè)單位正電荷1個(gè)電子帶一個(gè)單位負(fù)電荷中子不帶電原子核原子核 最外層最外層電子數(shù)電子數(shù) 失去失去 正正 得到得到 負(fù)負(fù) 想一想：原子的質(zhì)量有哪幾部分組成？想一想：原子的質(zhì)量有哪幾部分組成？m(原子) = m(質(zhì)子) + m(電子) m(中子)

11、+m(原子) m(12C)/12Ar=m(質(zhì)子) m(12C)/12= m(12C)/12m(中子) + m(12C)/12m(電子)+= 1.007 Z + 1.008 N + (1.007Z)/1836 Z + N近似相對(duì)近似相對(duì)原子質(zhì)量原子質(zhì)量= Z + N質(zhì)量數(shù)：質(zhì)量數(shù)：A = Z + N練一練：某原子，Z=6 N=6 則 A=12某原子，Z=6 N=8 則 A=1412C614C6XAZ元素符號(hào)質(zhì)量數(shù) 核電荷數(shù) （核內(nèi)質(zhì)子數(shù)）原子的表示方法a質(zhì)量數(shù)；b核電荷數(shù)；c離子的電荷數(shù)；d化合價(jià)ab+dXc+a b c d各代表什么？各代表什么？想一想：想一想：質(zhì)量數(shù)（A） 質(zhì)子數(shù)（Z） 中子

12、數(shù)（N） 核外電子數(shù)Na2311S32161211161612101618Z+NZ-nX-mA+m-X1110109OH-NH4+Xn+Xm-AZNxNa+S2-23113216質(zhì)子質(zhì)子 中子中子 質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù) 質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù) 中子數(shù)中子數(shù) 氫彈氫彈 元素有_種；上述的粒子中有幾種核素_，其中互為同位素的有_ ；其中可以組成_種水分子。1H 12C 16O 2H1681818617O 3H 18O 14C8 種種 、 、 318181、醫(yī)學(xué)中于顯影、診斷、治療、消毒等；、醫(yī)學(xué)中于顯影、診斷、治療、消毒等；2、農(nóng)業(yè)上的輻射育種技術(shù)，提高了農(nóng)產(chǎn)品、農(nóng)業(yè)上的輻射育種技術(shù)，提高了農(nóng)產(chǎn)品 的質(zhì)量和數(shù)量；的

13、質(zhì)量和數(shù)量；3、14C的放射性被應(yīng)用于考古斷代的放射性被應(yīng)用于考古斷代4、2H、3H是制造氫彈的材料；是制造氫彈的材料； 161想一想想一想：12C614C6和是同種原子嗎？同位素同位素：質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的同一元素：質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的同一元素 的原子（的原子（核素）核素）間的互稱。間的互稱。練一練：下列屬于同位素的是（練一練：下列屬于同位素的是（ ） H2 D2 T2 14C 14N Na+ NH4+ 16O 17O 18O已知?dú)湓赜?H、 2H、3H三種同位素，氯元素有35Cl 、37Cl兩種同位素。由這五種微粒構(gòu)成的HCl分子中，其相對(duì)分子質(zhì)量可能有（ ）A、1種 B、5種

14、C、6種 D、7種117C1117在同溫同壓下，兩個(gè)容積相等的密閉容器中分別充滿12C18O和14N2兩種氣體，以下關(guān)于這兩個(gè)容器中氣體的說法正確的是( )A.分子數(shù)、質(zhì)量分別相等B.原子數(shù)相等，質(zhì)量不相等C.質(zhì)子數(shù)相等，質(zhì)量不等D.分子數(shù)、質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)分別相等B6、今有AZ與A+1Z兩種微粒，下列敘述正確的是（ ）A、質(zhì)子數(shù)一定相同，質(zhì)量數(shù)和中子數(shù)一定不同 B、化學(xué)性質(zhì)幾乎相同C、兩中微粒一定都有質(zhì)子、中子、電子構(gòu)成D、核電荷核，核外電子數(shù)一定相同AXXDDD A答案答案AD答案答案B1990年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者弗里德曼 肯德爾 泰勒美國斯坦福大學(xué)的直線加速器中心美國斯坦福大學(xué)的直線加速器中心 1967年三位科學(xué)家用此年三位科學(xué)家用此加速器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)最終證加速器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)最終證明了夸克的存在明了夸克的存在.科學(xué)的科學(xué)的原子原子質(zhì)子質(zhì)子 中子中子夸克夸克 原子核半徑小于原子半徑的萬分之一，體原子核半徑小于原子半徑的萬分之一，體積占原子體積的幾千萬億分之一。（如同大型積占原子體積的幾千萬億分之一。（如同大型體育場(chǎng)與螞蟻）體育場(chǎng)與螞蟻）質(zhì)量/kg相對(duì)質(zhì)