二、原子与原子核的结构.ppt

原子与原子核的结构 授课教师 张蕾工作单位 庄河市第五高级中学 公元前五世纪 希腊哲学家提出物质是由不可分割的微粒 叫原子 组成 100多年前 化学反应中原子的种类和数目不变 化学上认为原子是不可再分的 物质是由原子组成的 阴极射线是德国物理学家J 普吕克尔在1858年利用低压气体放电管研究气体放电时发现的 阴极射线 追寻前人的足迹 科学家探索的足迹 1 电子的发现 电子的发现 1897年 J J 汤姆孙根据放电管中的阴极射线在电场和磁场作用下的轨迹确定阴极射线中的粒子带负电 并测出其荷质比 这在一定意义上是历史上第一次发现电子 12年后R A 密立根用油滴实验测出了电子的电荷 阴极射线 汤姆孙发现电子 原子可以分割 无论哪种材料作为阴极产生的粒子质量电荷相同 说明它们是原子的组成部分 粒子质量小于氢原子的千分之一 由于电子是带负电的 而原子又是中性的 因此推断出原子中还有带正电的物质 那么这两种物质是怎样构成原子的呢 科学家探索的足迹 1 2 电子的发现 原子结构模型 汤姆孙的原子模型 在汤姆孙的原子模型中 原子是一个球体 正电核均匀分布在整个球内 而电子都象布丁中的葡萄干那样镶嵌在内 1909 1911年 英国物理学家卢瑟福和他的助手们进行了 粒子散射实验 卢瑟福 打开原子秘密的 工具 粒子 粒子 氦原子核 金箔 延展性好 易获得 能量大 易于观察 粒子散射实验 铅盒 钋Po 金箔 荧光屏及显微镜 Po发生 衰变的容器 检测 粒子 防止空气影响实验结果 粒子散射实验 粒子散射实验 1 绝大多数 粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进 2 少数 粒子发生了较大的偏转 3 极少数 粒子的偏转超过了90 有的甚至几乎达到180 粒子散射实验现象 思考 原子内部究竟是什么样的结构 才有可能造成这样的实验结果呢 绝大多数粒子基本不偏转 表明 少数粒子发生较大偏转 表明 极少数粒子被弹回 表明 原子内部绝大部分是 空 的 原子内部有 正电荷集中 的区域 斥力很大 正电荷集中 的区域很小 讨论 试画出原子内正电荷与电子大概是如何分布的 卢瑟福在实验基础上提出了原子的核式结构模型 原子的中心有一个很小的核 叫做原子核 原子的全部正电荷 几乎全部的质量都集中在原子核上 带负电的电子在核外空间里绕核旋转 人们通过什么现象或实验发现原子核是由更小的微粒构成的 人们认识原子核的结构就是从天然放射性开始的 1896年 法国物理学家贝克勒尔发现 铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线 这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光 物质发射射线的性质称为放射性 具有发射性的元素称为放射性元素 元素这种自发的放出射线的现象叫做天然放射现象 天然放射现象 钡铀云母 翠砷铜铀矿 斜水钼铀矿 铀钙石矿 放射性不是少数几种元素才有的 研究发现 原子序数大于82的所有元素 都能自发的放出射线 原子序数小于83的元素 有的也具有放射性 放大了1000倍的铀矿石 科学家探索的足迹 1 2 3 电子的发现 原子结构模型 质子的发现 显微镜 放射源 P 铝箔 卢瑟福发现质子的实验 荧光屏 放在密闭容器的放射性物质P发射的a粒子被铝箔吸收 不能到达荧光屏 因而从显微镜中看不到荧光闪烁 a 显微镜 放射源 P 铝箔 卢瑟福发现质子的实验 荧光屏 当给容器内充以氮气时 能从显微镜中观察的荧光的闪烁 卢瑟福认为 a粒子与氮气作用产生了新粒子 闪光就是这种新粒子引起的 N a 显微镜 放射源 P 铝箔 卢瑟福发现质子的实验 荧光屏 这种新粒子带正电荷 其电荷量和一个电子的电荷量相同 它的质量等于一个电子质量的1836倍 进一步研究表明 这种粒子的性质和氢原子核的性质完全相同 人们把它叫做质子 N a 科学家探索的足迹 1 2 4 3 电子的发现 原子结构模型 质子的发现 中子的发现 不可见粒子 查德威克发现中子的实验示意图 发现用a射线轰击铍核 能产生一种能量较高 贯穿能力很强的中性粒子 用这种粒子轰击石蜡 从石蜡中打出了质子 不可见粒子 查德威克发现中子的实验示意图 英国人查德威克通过这个实验的研究 发现这种中性粒子的质量和质子的质量相近 把它叫做中子 科学家探索的足迹 1 2 3 5 4 电子的发现 原子结构模型 质子的发现 中子的发现 原子核的构成 中子 质子 统称核子 10 15m 元素的质子数就是原子核的电荷数 也就是这种元素的原子序数 常用Z表示 用原子核内的核子数表示原子核的质量大小 叫做原子核的质量数 常用A表示 原子核的表示符号 原子核的电荷数 原子核的质量数 元素符号 原子核的表示符号 如 氢原子核 碳原子核 同位素 具有相同质子数不同中子数 或不同质量数 的元素互称为同位素 氢的同位素 氘 又叫重氢 氚 又叫超重氢 氕 碳的同位素 碳 12 碳 14 原子的构造 原子核 正 核外电子 负 质子 正 中子 不带电 1 二十世纪初 为了研究物质内部的结构 物理学家做了大量的实验 揭示了原子内部的结构 发现了电子 中子和质子 如图是 A 卢瑟福的 粒子散射实验装置B 卢瑟福发现质子的实验装置C 汤姆逊发现电子的实验装置D 查德威克发现中子的实验装置 l练习 2 在卢瑟福的a粒子散射实验中 有少数a粒子发生大角度偏转 其原因是 A 原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上B 正电荷在原子中是均匀分布的C 原子中存在着带负电的电子D 原子只能处于一系列不连续的能量状态中 l练习 3 图为查德威克实