人類對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識

人類對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識公元前5世紀(jì)，希臘哲學(xué)家德謨克利特等人認(rèn)為，萬物是由大量的不可分割的微粒即原子構(gòu)成。一、原子結(jié)構(gòu)模型的演變1803年，英國科學(xué)家道爾頓提出了原子學(xué)說。他認(rèn)為物質(zhì)是由原子組成，原子不能被創(chuàng)造，也不能被毀滅，在化學(xué)變化中不可再分割，在化學(xué)反應(yīng)中保持本性不變。掃描隧道顯微鏡下的原子影像原子是否真的是一個不可再分的球體呢？1897年，湯姆生通過陰極射線管實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)原子中存在電子，并用實(shí)驗(yàn)方法測出電子的質(zhì)量不及氫原子質(zhì)量的千分之一。

湯姆生的原子結(jié)構(gòu)模型1904年，湯姆生提出“葡萄干面包式”的原子結(jié)構(gòu)模型，他認(rèn)為電子就像是面包中的葡萄干一樣散布在原子之中。α散射實(shí)驗(yàn)——發(fā)現(xiàn)原子核結(jié)構(gòu)根據(jù)α散射實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，原子是否是一個實(shí)心的球體？絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn)，但有少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，并有極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)超過90°，有的甚至幾乎達(dá)到180°而被反彈回來電子的運(yùn)動形態(tài)就像行星繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)一樣。盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型1911年，盧瑟福提出原子由原子核和核外電子組成，原子核帶正電荷，位于原子中心，電子帶負(fù)電荷，在原子核周圍做高速運(yùn)動；玻爾——發(fā)現(xiàn)核外電子的能量1913年，玻爾在研究氫原子光譜引入了量子論觀點(diǎn)。原子核外電子在一系列穩(wěn)定的軌道上運(yùn)動，每個軌道都具有一個確定的能量值；核外電子在這些穩(wěn)定的軌道上運(yùn)動時(shí)，既不放出能量，也不吸收能量。20世紀(jì)初，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了中子，揭示了微觀世界波粒二象性規(guī)律、認(rèn)識到原子核外電子的運(yùn)動不遵循經(jīng)典力學(xué)的原理，建立用量子力學(xué)方法描述核外電子運(yùn)動的數(shù)學(xué)模型。原子原子核核外電子二、原子核外電子排布電子按能量高低在核外分層排布1234567KLMNOPQ由內(nèi)到外，能量逐漸升高核外電子排布規(guī)律①

電子總是先排布在能量最低的電子層里，然后由里往外，依次排在能量逐漸升高的電子層里（能量最低原理）先排K層，排滿K層后再排L層，排滿L層后再排M層，依此類推②每個電子層最多只能容納2n2個電子③最外層最多只能容納8個電子（K層為最外層時(shí)不能超過2個）次外層最多只能容納18個電子（K層為次外層時(shí)不能超過2個）倒數(shù)第三層最多只能容納32個電子第1層第2層第3層K層L層M層原子核原子·核帶正電核電荷數(shù)515+28原子結(jié)構(gòu)示意圖原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)（1）穩(wěn)定結(jié)構(gòu)：最外電子層上為8（只有一個電子層時(shí)為2）個電子（2）不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)：原子容易失去電子轉(zhuǎn)化或容易得到電子轉(zhuǎn)化最外電子層上為8（只有一個電子層時(shí)為2）個電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)282+12Mg+8O62鎂條燃燒+12Mg2+282Mg+8O2－26O8鎂條燃燒Mg2++1228O2－+828MgO鎂條燃燒1．化學(xué)反應(yīng)中，原子核不發(fā)生變化，但原子的核外電子排布發(fā)生變化，元素的化學(xué)性質(zhì)主要決定于原子的最外層電子。2．鎂等金屬元素的原子，最外層電子數(shù)<4，與活潑非金屬反應(yīng)時(shí)，易失電子，形成與稀有氣體原子電子層排布相同的陽離子。3．氧、氯等非金屬元素的原子，最外層電子數(shù)>4，與活潑金屬反應(yīng)時(shí)，易得電子，形成與稀有氣體元素原子電子層排布相同的陰離子。要點(diǎn)總結(jié)原子原子核（+）核外電子（-）質(zhì)子（+）Z中子（不帶電荷）N三、原子核的組成核內(nèi)質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)=核電荷數(shù)=原子序數(shù)組成原子的微粒有怎樣的質(zhì)量關(guān)系？質(zhì)量相對質(zhì)量質(zhì)子1.673×10－27kg1.007中子1.675×10－27kg1.008電子9.109×10－31kg1/1836原子核外所有電子的質(zhì)量總和只占原子質(zhì)量的極小一部分，原子質(zhì)量主要集中在原子核上。原子質(zhì)子數(shù)Z中子數(shù)N質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)A相對原子質(zhì)量F91018.998Na111222.990Al131426.982質(zhì)子數(shù)Z+中子數(shù)N=質(zhì)量數(shù)A≈相對原子質(zhì)量原子質(zhì)子數(shù)Z中子數(shù)N質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)A相對原子質(zhì)量F9101918.998Na11122322.990Al13142726.982X——元素符號A——代表質(zhì)量數(shù)；Z——代表核電荷數(shù)；AZX練一練：請用AZX表示上表中原子的組成。AZ±dXc±X——元素符號A——代表質(zhì)量數(shù)；Z——代表核電荷數(shù)；c±——代表離子的所帶電荷；±d——代表化合價(jià)n——原子的個數(shù)n試試看：你能從下邊的符號中讀出些哪些信息？（1）3115P；（2）4020Ca2+；（3）3717Cl－相對原子質(zhì)量定義為“某原子的質(zhì)量與C-12原子質(zhì)量的1/12的比”。C-12原子指的是什么原子？在考古中，經(jīng)常應(yīng)用C-14測定年代，C-14與C-12有什么樣的關(guān)系？化學(xué)性質(zhì)是否相同？C-12原子是指質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)都為6個的碳原子。C-14原子是指質(zhì)子數(shù)為6個，中子數(shù)為8個的碳原子。核素：把具有一定質(zhì)子數(shù)和一定中子數(shù)的一種原子稱為一種核素。624+6C-14：146C624+6C-12：126C同位素：把質(zhì)子數(shù)相同、質(zhì)量數(shù)（或中子數(shù)）不同的核素互稱為同位素。同位素之間化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同，物理性質(zhì)不同。1、13C-NMR（核磁共振）可用于含碳化合物的結(jié)構(gòu)分析，有關(guān)13C的說法正確的是（）A、質(zhì)子數(shù)為6B、電子數(shù)為13C、中子數(shù)為6D、質(zhì)量數(shù)為666A2、關(guān)于H+、1H、2H、3H五種微粒，下列說法正確的是（）A、是四種氫元素B、是氫元素的四中同位素C、是氫元素的四種不同微粒D、它們的中子數(shù)均相同。111C3、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，其相對分子質(zhì)量可能有（）A、1種B、5種C、6種D、7種117C11174.在同溫同壓下，兩個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B5、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AXX元素有_______種；上述的