从古典原子论到葡萄干面包原子模型

学习目标 1 加深对原子组成的认识 2 掌握原子结构的行星模型和原子论 了解电子云模型 3 了解科学家门探索的过程 4 学习科学家研究时使用的模型法和实验方法 5 了解有关原子的科学发展史 培养对化学的学习兴趣 6 养成积极思考 讨论 对比的学习习惯 原子结构的研究发展 古典原子论 葡萄干面包原子模型 原子结构的行星模型 近代原子论 德谟克利特 古希腊 物质由极小的微粒构成 这种微粒叫做 原子 atom 物质分割只能到原子为止 古典原子论 2 公元前5世纪 道尔顿 英国 物理学家 化学家 化学元素均是由不可再分的微粒构成 这种微粒称为原子 原子在一切变化中均保持其不可再分性 同一种元素的原子在质量和性质上都相同 不同种元素在质量和性质上都不同 不同种元素化合时 这些元素的原子按简单整数比结合成化合物 近代原子论 1803 3 十九世纪初 片面性 合理性 提出了原子的定义和组成定律 4 十九世纪末 汤姆生英国科学家发现电子 提出葡萄干面包原子模型 这与元素的放射性 原子有核一起成为19世纪90年代物理学上的三大发现 原子是一个半径大约为10 10米的球体 正电荷均匀地分布于整个球形体内 电子则均匀地分布这些正电荷之间 就像葡萄干面包一样 汤姆生葡萄干面包原子模型 主要观点 原子是可以再分的 原子有它的结构 原子是一个带正电荷的球 电子带负电荷均匀地镶嵌在正电荷之间 就像葡萄干面包一样 原子中可能有多个电子 电子间有空隙 原子中正电荷跟负电荷相同 意义 原子可分 电子间有间隙 解释了原子的电中性论述了电子在原子内的分布可以得出原子中电子的数目等于周期表中的原子序数的结论 模型的成功之处 5 十九世纪末 伦琴德国物理学家发现X射线 1901年诺贝尔奖第一次颁发 伦琴就由于这一发现而获得了这一年的诺贝尔奖物理学奖 电子的发现和元素的放射性现象说明了原子不是不可再分的微粒 原子还可以再分 原子是有结构的 卢瑟福英国物理学家1 射线 带正电 粒子 氦原子失去电子后的正离子 He2 射线 带负电 电子流2 做了著名的 粒子散射实验3 提出 原子结构的行星模型 7 二十世纪初 绝大多数粒子直线穿过 极少数粒子发生偏转 个别粒子偏转180 现象 粒子穿过金箔的散射实验 原子是有结构的 原子可以再分为带正电的粒子与带负电的电子 放射性实验结论一 放射性实验结论二 1 原子内部并非是充满的 它的大部分空间是空虚的 2 它的中间有一个体积很小质量较大的带正电的核 原子的全部正电荷以及它99 以上的质量都集中在这个核上 3 带负电的电子则以某种方式分布于核外的空间中 卢瑟福对实验现象的思考 原子一定是中空的 原子中存在着很小的带正电荷的核 原子中心有一个带正电荷的核 它的质量几乎等于原子的全部质量 电子在它的周围沿着不同的轨道运转 就象行星环绕太阳运转一样 卢瑟福的原子模型 行星模型 古代原子学说观察 猜测 事实 推测 大量实验 道尔顿原子论结论 电子与放射现象的发现 实验修正 原子可分结论 原子结构模型结论 粒子轰击金箔 实验 推测 科学的发展就是一部历史 人类在认识自然的过程中 经历了无数的艰辛 正是因为有了无数的探索者 才使人类对事物的认识一步步地走向深入 也越来越接近事物的本质 虽然原子的大门被打开还只有几十年 它引起的变化却胜过人类历史的几千年 它标志着科学技术的发展进入了新的时代 过去认为原子是组成宇宙万物的基本粒子 现在 科学家们发现的基本粒子的种类远不止这几种 谁也不会说基本粒子是不可再分割的了 物质世界是无穷的 人类的认识是无穷的 科学的发展也是无止境的 补充 不做要求 虽然 卢瑟福的行星模型能成功地解释一些现象 但它立即遭到全世界大多数科学家反对 因为根据经典物理理论 任何作加速运动的电荷都要辐射电磁波 这必然引起两种后果 1 不断辐射能量 电子将沿螺旋线渐渐趋近原子核 最后落到核中而湮没 2 电子不停的 连续的辐射电磁波 电磁波的波长会发生连续的变化 因此 所有的原子都应发射连续光谱 新的问题 事实并非如此 首先 从未发生过原子塌缩的现象 其次 原子在正常情况下不辐射电磁波 这些现象卢瑟福也无法解释 那该怎么办呢 波尔原子模型 尼尔斯 波尔 NielsHenrikDavidBohr 1885 1962 因原子结构和原子辐射的研究 获得了1922年的诺贝尔物理学奖 他把卢瑟福的有核原子模型和普朗克的量子论结合起来 提出了著名的 波尔理论 原子的定态假设和频率法则 他的电子波动模型就是对电子粒子模型的补