化学概论原子结构

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2、这说明原子中还有与电子的电荷等量的正电荷,所以 ,研究原子的构造首先要解决原子中正负电荷怎样分布的问题.从 1901 年起 ,各国科学家提出各种不同的原子模型 .一、汤姆逊的原子模型第一个比较有影响的原子模型 ,是 JJ汤姆逊于 1904 年提出的“电子浸浮于均匀正电球中的模型 .他设想 ,原子中正电荷以均匀的密度连续地分布在整个原子中 ,原子中的电子那么在正电荷与电子间的作用力以及电子与电子间的斥力的作用下浮游在球内 .这种模型被俗称为“葡萄干布丁模型 汤.姆逊还认为 ,不超过某一数目的电子将对称地组成一个稳定的环或球壳；当电子的数目超过一定值时 ,多余电子组成新的壳层 ,随着电子的增多将造

3、成构造上的周期性 .因此他设想 ,元素性质的周期变化或许可用这种电子分布的壳层构造作出解释 .汤姆逊的原子模型很快地被进一步的实验所否认 ,它不能解释射线的大角度散射现象 .二、 粒子散射实验卢瑟福从 1904 年到 1906 年 6 月,做了许多射线通过不同厚度的空气、云母片和金属箔如铝箔的实验 .英国物理学家 WH布拉格（ Bragg,W.H.1862-1942 在 1904 1905 年也做了这样的实验 .他们发现 , 在此实验中射线速度减慢 , 而且径迹偏斜了即发生散射现象 .例如 ,通过云母的某些射线 ,从它们原来的途径约偏斜 2 ,发生了小角度散射 .1906 年冬 ,卢瑟福还认识

4、到粒子在某一临界速度以上时能打入原子内部 ,由它的散射和所引起的原子内电场的反响可以探索原子内部构造 .而且他还预见到可能会出现较大角度的散射 .1907 1908 年间 , 在卢瑟福指导下盖革也进展了粒子散射实验研究 , 发现粒子射入金属箔时散射角与材料的厚度和原子量有关；又发现大多数粒子散射角度很小 ,但有少数粒子偏角很大 .卢瑟福敏锐地认识到准确地观察大角度粒子散射对于了解原子内部的电场和构造非常重要 .在卢瑟福的指导下 ,盖革和青年研究生马斯顿 Marsden,E.1889- 于 1909 年 3 月用镭作放射源 ,进展粒子穿射金属箔先后用了金箔和铂箔的实验 ,精心测量数量极少的大角度

5、散射粒专业资料整理WORD格式子 .结果发现约有八千分之一的入射粒子发生大角度偏转 ,偏转角平均为 90 ,其中有的甚至反弹回来 . 粒子的这种超过 90 的反常的散射现象 ,使卢琴福十分惊讶 ,虽然他事前对大角度散射做过一些推测 .多年以后 , 他在 1925 年的一次讲演中曾讲到 1909 年 3 月这次实验后的心情 .他说：“如果将一X金叶放在一束 射线的径迹上 ,某些射线进入金的原子并被散射 ,那只是所期望的 . 但是 ,一种明显而未料相想到的观察是一些快速的粒子的速度和能量之大 , 那是一X极其惊人的结果 . 正好象一个炮手将一颗炮强射在一X纸上 ,而由于某种其他原因弹头再弹回来一样

6、在.卢瑟福的指导下 , 盖革和马斯顿对实验进展总结并写成论文 ,交英国皇家学会发表 .三、卢瑟福发现原子核 ,建立有核原子模型盖革和马斯顿由于对自己的发现的意义了解不深,论文发表后又回到小角度散射实验方面 .卢琴福那么不同 ,他 1909 年讲学时谈到大角度散射时说：“这一结果对于了解原子周围或原子内部的电场强度 ,带来了巨大光明 . 又说： “原子处于一个强电场中的结论是不可防止的 ,否那么粒子通过象一个分子直径这样小的距离而改变方向是不可能的 . 此后一二年内 ,卢瑟福以他敏锐的直觉和深邃的洞察力 ,紧紧抓住这个容易被人们忽略的反常现象 ,从原子内存在强电场的观点 ,探索粒子大角度散射的原

7、因 ,从而发现了原子的有核构造 .1910 年 12 月, 卢瑟福对大角度散射过程的受力关系进展计算 ,得出一个新的原子构造设想 .经过反复思索、研究 ,于 1911 年 4 月下旬写出论文和 粒子被物质散射和原子构造 ,于 5 月发表 .他认为粒子是在同作为靶的金属箔的原子一次碰撞中改变其方向的 ,因此原子中有一个体积很小、质量很大的带正电荷的原子核 ,它对带正电荷的粒子的很强的排斥力使粒子发生大角度偏转；原子核的体积很小 ,其直径约为原子直径的万分之一至十万分之一 ,核外是很大的空的空间 ,带负电的、质量比核轻得多的电子在这个空间里绕核运动 .卢瑟福在论文中提出他的原子有核模型可从几个方面

8、验证 ,盖革和马斯顿 1912 年所做的实验证实了原子核的存在 .1913 年莫斯莱定律的发现以及 1919 年阿斯顿 Ast-on,F.W.1877-1945 用质谱仪测定各种元素的同位素进一步证实了卢琴福的原子模型 .但是 ,卢瑟福原子模型由于同经典电磁理论存在着锋利矛盾而遇到困难,所以发表后没有很快引起国内外的重视 .1913 年玻尔把量子论用于原子 , 与卢瑟福有核原子模型结合起来 ,使它开展成为卢瑟福玻尔原子模型 ,迅速受到各国科学界的高度重视 ,大大提高了卢瑟福和玻尔的声誉 .从 1898 年发现镭到 1911 年发现原子核和原子有核构造 ,出现了根本变革以往的原子论的划时代科学硕