3、原子结构与元素性质

原子结构发展史一 道尔顿实心球原子学说1803年，10月18日，道尔顿在曼彻斯特的学会上第一次宣读了他的有关原子论的论文。论文中说了如下几个原子论的要点：1元素的最终组成称为简单原子，它们是不可见的，既不能创造，也不能毁灭和再分割，它们在一切化学变化中本性不变。2同一元素的原子，其形状、质量及性质是相同的；不同元素的原子则相反。每一种元素以其原子的质量为其最基本的特征（此点乃道原子论的核心）。3不同元素的原子以简单数目的比例相结合，形成化合物。化合物的原子称为复杂原子，其质量为所含各元素原子质量的总和。同一种复杂原子，其形状、质量及性质也必然相同。至此，道尔顿完成了提出原子论的历史使命，由于该学说解决了很多化学基本定律的解释，所以很快为化学界所接受。道尔顿原子学说的要点一切物质都是由原子构成的,原子是不可分割的实心球体.局限性：人类认识和发现的原子只有一百多类,但物质却有几千万种,可见构成物质的微粒除了原子外还有其它的微粒折叠二 汤姆生葡萄干布丁模型在汤姆生之前，道尔顿的学说认为原子是一个不可再分的实心球，但汤姆生发现原子中的电荷，因此他在道尔顿的模型上作出改进，他认为园子还是一个实心球体，正电荷和负电荷就象葡萄干一样嵌在这个球上，成为一个“葡萄干布丁”模型电子的发现与汤姆生的名字是紧紧联系在一起的. 汤姆生为了证实电子的存在，花费了大量精力，做了很多精辟的实验，取得了令人叹服的成果.后来，科学界公认他是“电子的发现者”。汤姆生既是一位理论物理学家，又是一位实验物理学家，他一生所做过的实验是无法计算的.他一生的科研成就与他的重实验、讲理论、强调理论与实验相结合是分不开的.三 卢瑟福行星结构模型卢瑟福有个外号叫“鳄鱼”。卢瑟福从小家境贫寒，通过自己的刻苦努力，这个穷孩子完成了他的学业。这段艰苦求学的经历培养了卢瑟福一种认准了目标就百折不回勇往直前的精神。后来学生为他起了一个外号鳄鱼，并把鳄鱼徽章装饰在他的实验室门口。因为鳄鱼从不回头，他张开吞食一切的大口，不断前进。1909年卢瑟福在英国曼彻斯特大学同他的学生 Marsden 用粒子撞击一片薄金箔，他发现大部分的粒子都能通过金箔，只有极少数会跳回。他笑说这是海军用15吋巨炮射击一张纸，但炮弹却会被弹回而打到自己。最后他提出了一个类似于大阳系行星系统的原子模型，认为原子空间大都是空的，电子像行星围绕原子核旋转，推翻了当时所使用的梅子布丁原子模型。1911年3 月，卢瑟福在曼彻斯特文学与哲学学会的会议上宣布他的意外发现，同年5月，他将论文发表于“哲学杂志”。当人们评论卢瑟福的成就时，总要提到他“桃李满天下”。在卢瑟福的悉心培养下，他的学生和助手有多人获得了诺贝尔奖金：1921年，卢瑟福的助手索迪获诺贝尔化学奖；1922年，卢瑟福的学生阿斯顿获诺贝尔化学奖；1922年，卢瑟福的学生玻尔获诺贝尔物理奖；1927年，卢瑟福的助手威尔逊获诺贝尔物理奖；1935年，卢瑟福的学生查德威克获诺贝尔物理奖；1948年，卢瑟福的助手布莱克特获诺贝尔物理奖；1951年，卢瑟福的学生科克拉夫特和瓦耳顿，共同获得诺贝尔物理奖；1978年，卢瑟福的学生卡皮茨获诺贝尔物理奖。四 波尔电子分层排布模型尼尔斯玻尔（Niels Bohr，1885-1962），在卢瑟福模型的基础上，他提出了电子在核外的量子化轨道，解决了原子结构的稳定性问题，描绘出了完整而令人信服的原子结构学说。 玻尔的原子理论给出这样的原子图像:1.电子在一些特定的可能轨道上绕核作圆周运动，离核愈远能量愈高;2.可能的轨道由电子的角动量必须是 h/2的整数倍决定;3.当电子在这些可能的轨道上运动时原子不发射也不吸收能量，只有当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时原子才发射或吸收能量，而且发射或吸收的辐射是单频的，辐射的频率和能量之间关系由 E=hf给出。h为普朗克常数。h=6.62610(-34)Js玻尔的理论成功地说明了原子的稳定性和氢原子光谱线规律。玻尔的理论大大扩展了量子论的影响，加速了量子论的发展波尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律。但对于稍微复杂一点的原子如氦原子，玻尔理论就无法解释它的光谱现象。这说明玻尔理论还没有完全揭示微观粒子运动的规律。它的不足之处在于保留了经典粒子的观念，仍然把电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动。实际上，原子中电子的坐标没有确定的值。因此，我们只能说某时刻电子在某点附近单位体积内出现的概率是多少，而不能把电子