人类对原子结构的认识

1、人类对原子结构的认识,苏教版选修三 物质结构与性质 专题2 第一单元,1、原子是由哪些基本微粒构成的？ 2、构成原子的各种微粒是否带有电荷？为什么原子是电中性的？ 3、构成原子的各种微粒在数量上有什么规律？这些微粒的体积和质量有什么特点？,你知道吗？,1. 道尔顿原子模型 19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子学说，他认为原子是微小的不可分割的实心球体，在化学反应中保持本性不变。,一、原子结构的认识历史,课堂求知互动,2. 汤姆生原子模型 1897年，英国科学家汤姆生发现了电子。提出了“葡萄干面包式”模型。认为原子是可以再分的。,阅读资料汤姆生的阴极射线实验,汤姆生与其他青年物理学家一起，研

2、究为什么气体在X射线照射下会变成电的导体。据汤姆生的推测：这种导电性，可能是由于在X射线的作用下，产生了某种带正电的和带负电的微粒所引起的。他甚至认为：这些带电的微粒可能就是想象中原子的一部分。这种想法，在当时不能接受，世界上哪有比原子更小的东西呢？ 为了搞清楚在通电玻璃管内从阴极发出的射线可能就是由那些连续发射的粒子所组成的。汤姆生想称量出这些粒子的重量。可是怎么去称量那么小的粒子呢？,汤姆生利用电场和磁场来测量这种带电粒子流的偏转程度，以推测粒子的重量。他说，粒子愈重，愈不易被偏折；磁场愈强，粒子被偏折愈厉害。测量这些粒子被偏折的程度和磁场强度，就能间接地测出它们的质量，亦即能得出粒子所带

3、电荷与其质量之比。这仿佛是要测定子弹的重量(铁子弹)，我们可以在一个大磁铁附近发射子弹，子弹受磁场的作用会偏离靶心，然后根据子弹偏离靶心多远和磁场强度大小推知子弹重量多大。 1897年，汤姆生根据实验指出，阴极射线是由速度很高(每秒10万公里)的带负电的粒子组成的。起初称为“粒子”，后来借用了以前人们对电荷最小单位的命名，称之为“电子”。实验结果表明，阴极射线粒子的电荷与质量之比与阴极所用的物质无关。也就是说，用任何物质做阴极射线管的阴极，都可以发出同样的粒子流，这表示任何元素的原子中都含有电子。 汤姆生还发现，除阴极射 线外，在其他许多现象中也遇到了这种粒子。例如把金属加热到足够高的温度时，

4、金属或某些其它物质受光特 别是受紫外线照射时，也都放出电子。这个事实更进一步说明了任何元素的原子中都含有电子。,3. 卢瑟福原子模型 1911年，英国物理学家卢瑟褔通过粒子散射实验提出带核的原子结构模型。认为原子是由带正电荷的原子核和带负电核外电子构成。,卢瑟福认为原子质量主要集中在原子核上，电子在原子核外空间高速运动。,粒子散射实验,连续光谱,经典电磁理论不能解释氢原子光谱：,经典电磁理论： 电子绕核作高速圆周运动， 发出连续电磁波 连续光谱， 电子能量 坠入原子核原子湮灭,氢原子光谱（原子发射光谱）真空管中含少量H2(g)，高压放电，发出紫外光和可见光 三棱镜 不连续的线状光谱,事实,氢原

5、子光谱是线状（而不是连续光谱）； 原子没有湮灭。,这要如何解释呢？,4.波尔原子模型 1913年，丹麦物理学家玻尔把普朗克的相关理论与卢瑟福的原子模型相结合，较好地解释了氢原子光谱，提出新的原子结构模型。,原子能级,玻尔原子模型局限性 1. 只限于解释氢原子或类氢离子（单电子体系）的光谱，不能解释多电子原子的光谱。 2. 人为地允许某些物理量（电子运动的轨道角动量和电子能量）“量子化”，以修正经典力学（牛顿力学）。,5、电子云模型,宏观、微观运动的不同,宏观物体的运动特征：,可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置及运动的速度； 可以描画它们的运动轨迹。,微观物体的运动特征：,核外电子质量小，运动空间小，运动速率大。 无确定的轨道，无法描画其运动轨迹。 不能同时准确测定电子在某一时刻所处的位置和运动的速度，只能指出其在核外空间某处出现的机会的多少。,核外电子运动的特征,人们按照图示的方法制作电子云的轮廓图,常把电子出现的概率约为 90%的空间圈出来,电子云,小点代表电子在核外空间区域出现的