《人类对原子结构的认识》

1、人类对原子结构的认识人类对原子结构的认识之一：原子结构模型的演变之一：原子结构模型的演变思考：思考：1、道尔顿为什么会把原子想象成坚、道尔顿为什么会把原子想象成坚硬实心的小球呢？硬实心的小球呢？（实例，科学事实）（实例，科学事实） 2、科学想象是以什么为基础的？、科学想象是以什么为基础的？ 实验事实实验事实 英国物理学家汤姆森于英国物理学家汤姆森于18971897年开始研究年开始研究阴极射线，发现金属中都存在带负电荷的粒阴极射线，发现金属中都存在带负电荷的粒子，即子，即“电子电子”。 科学想象科学想象 当汤姆森发现当汤姆森发现“电子电子”后就提出了原子后就提出了原子结构模型，你能否依据原子中有

2、带负电荷的结构模型，你能否依据原子中有带负电荷的电子这一事实，来想象一个原子结构的理想电子这一事实，来想象一个原子结构的理想模型呢？模型呢？ 看一看看一看 你是否具有与你是否具有与“汤姆森汤姆森”一样的想象力？一样的想象力？汤姆森的原子结构模型 大胆质疑大胆质疑 汤姆森的学生、年仅汤姆森的学生、年仅3232岁的英国岁的英国物理学家卢瑟福物理学家卢瑟福19071907年利用鐳等放射年利用鐳等放射性元素产生的帶正电性元素产生的帶正电粒子（粒子（4 42 2HeHe），），使其穿过铅板的小孔，射向极薄的金使其穿过铅板的小孔，射向极薄的金箔，结果发现以下实验现象：箔，结果发现以下实验现象： 绝大多数绝

3、大多数粒子不偏转；粒子不偏转； 少数少数粒子大角偏转；粒子大角偏转； 极少数极少数粒子被反弹。粒子被反弹。 推理建模推理建模 请你根据卢瑟福的散射实验现象进行推理并建立原子结构模型看一看 你的推理能力与卢瑟福是否处于同一水平？ 建模提示建模提示 汤姆森原子模型能否解释使粒子发生大角度的散射？为什么？电子能否使粒子发生大角度的散射？大部份粒子在穿过金箔后仍沿原方向前进，这现象说明了什么问题？极少数粒子的偏转角超过了900，有的接近1800，这是什么原因造成的？卢瑟福原子结构模型 难解的谜难解的谜 当卢瑟福建立了原子结构的模型之后，遇到了当卢瑟福建立了原子结构的模型之后，遇到了一个难解的谜一个难解

4、的谜当电子围绕原子核旋转时，它当电子围绕原子核旋转时，它在辐射电磁波的同时会因失去能量而坠落到原子在辐射电磁波的同时会因失去能量而坠落到原子核上，原子的结构应该崩溃。核上，原子的结构应该崩溃。卢瑟福的含核原子模型，在原子发展史上卢瑟福的含核原子模型，在原子发展史上起了积极的作用，但是这种假定与事实存起了积极的作用，但是这种假定与事实存在一定的矛盾，如无法解释原子的相对稳在一定的矛盾，如无法解释原子的相对稳定性和原子的线状光谱。定性和原子的线状光谱。 大胆质疑大胆质疑 1913 1913年，卢瑟福的学生、丹麦物年，卢瑟福的学生、丹麦物理学家玻尔将诞生不久的量子理论运理学家玻尔将诞生不久的量子理论

5、运用到原子结构模型之中，他提出：不用到原子结构模型之中，他提出：不同的电子运转轨道是具有一定能级差同的电子运转轨道是具有一定能级差的稳定轨道；正常的电子在稳定的轨的稳定轨道；正常的电子在稳定的轨道上运转时既不辐射也不吸收能量；道上运转时既不辐射也不吸收能量；当电子从较高轨道落到较低轨道时才当电子从较高轨道落到较低轨道时才产生辐射。玻尔因此项成果荣获了产生辐射。玻尔因此项成果荣获了19221922年诺贝尔物理学奖。年诺贝尔物理学奖。玻尔的原子结构模型 波尔理论冲破了经典力学的束缚，解释了经典力学无法解释的原子结构和氢光谱的关系，但他未能完全冲破经典力学的束缚，使电子在原子核外的运动采取了宏观物体

6、的固定轨道。坎坷的研究历程小结考考 考考 你你答案答案DC 考考 考考 你你之二：原子核外电子的分层排布之二：原子核外电子的分层排布原子的构成原子的构成原子原子原子核原子核核外电子核外电子质子质子+中子中子（电子在原子核外是分层排布的）呈现：呈现：1-181-18号元素的核外电子排号元素的核外电子排布布-原子结构示意图原子结构示意图交流讨论：交流讨论：1 1、分析氦、氖、氩原子结构示意图，、分析氦、氖、氩原子结构示意图，请问有什么共同特点？请问有什么共同特点？2 2、其它原子的、其它原子的“人生追求人生追求”是什么？是什么？BeONeMgAlPSiAr几种原子的核外电子排布几种原子的核外电子排

7、布 在通常情况下，稀有气体很难与其在通常情况下，稀有气体很难与其他元素发生化学反应。为什么？他元素发生化学反应。为什么？ 稀有气体的不活泼性是由稀有气体的不活泼性是由于其原子核外电子排布达到稳于其原子核外电子排布达到稳定结构，很难与其他物质发生定结构，很难与其他物质发生化学反应。化学反应。我要电子我要电子谁要电子谁要电子结论：结论： 钠、镁、铝等活泼金属原子的最外层钠、镁、铝等活泼金属原子的最外层电子数较少，与活泼非金属反应时容易电子数较少，与活泼非金属反应时容易失去电子失去电子，形成稳定的电子层结构；，形成稳定的电子层结构；氧、氟、氯等活泼非金属原子的最外氧、氟、氯等活泼非金属原子的最外层电

8、子数较多，与活泼金属反应时容易层电子数较多，与活泼金属反应时容易得到电子得到电子，形成稳定的电子层结构。，形成稳定的电子层结构。问题解决问题解决1.金属单质金属单质Na、Mg能分别与非金属单质能分别与非金属单质O2、Cl2反应生成氧化物和氯化物，请写出这些氧反应生成氧化物和氯化物，请写出这些氧化物和氯化物的化学式。化物和氯化物的化学式。Na2O、 MgO、 NaCl、 MgCl22、根据、根据Na、Mg、 O、Cl原子在反应过程中失去或得到电子的原子在反应过程中失去或得到电子的数目及其最外层电子数目，推断其氧化物和氯化物中元素的化数目及其最外层电子数目，推断其氧化物和氯化物中元素的化合物，将结

9、果填入表合物，将结果填入表16元素 化合价 原子最外层电子数目失去（或得到）电子的数目NaMg2O6Cl 1122171（失去）2（失去）2（得到）1（得到）答案答案D答案答案A已知最外层电子数相等的元素原子具有相似的化学性质。下列原子中，与氧元素原子的化学性质相似的是:A.Ne B. Mg C. S D. C考考 考考 你你在化学反应中，原子核 变化，原子的最外层电子数 变化。活泼金属与活泼非金属发生反应时，活泼金属容易 电子而显 价，活泼非金属容易 电子而显 价。试用原子结构示意图表示出钠原子与氟原子化合成氟化钠的形成示意图：考考 考考 你你和Ne原子具有相同电子数的单核微粒有 ，和Ne原

10、子具有相同电子数的多核微粒有 。 考考 考考 你你之三：原子核的组成之三：原子核的组成原子原子原子核+核外电子- 质子+ 中子原子的构成原子的构成大型体育场与蚂蚁大型体育场与蚂蚁原子呈电中性原子呈电中性核内质子数（核电荷数）核内质子数（核电荷数）= = 核外电子数核外电子数想一想：质子、中子、电子的电性如何？想一想：质子、中子、电子的电性如何？1个质子带一个单位正电荷1个电子带一个单位负电荷中子不带电原子核原子核 最外层最外层电子数电子数 失去失去 正正 得到得到 负负 想一想：原子的质量有哪几部分组成？想一想：原子的质量有哪几部分组成？m(原子) = m(质子) + m(电子) m(中子)

11、+m(原子) m(12C)/12Ar=m(质子) m(12C)/12= m(12C)/12m(中子) + m(12C)/12m(电子)+= 1.007 Z + 1.008 N + (1.007Z)/1836 Z + N近似相对近似相对原子质量原子质量= Z + N质量数：质量数：A = Z + N练一练：某原子，Z=6 N=6 则 A=12某原子，Z=6 N=8 则 A=1412C614C6XAZ元素符号质量数 核电荷数 （核内质子数）原子的表示方法a质量数；b核电荷数；c离子的电荷数；d化合价ab+dXc+a b c d各代表什么？各代表什么？想一想：想一想：质量数（A） 质子数（Z） 中子

12、数（N） 核外电子数Na2311S32161211161612101618Z+NZ-nX-mA+m-X1110109OH-NH4+Xn+Xm-AZNxNa+S2-23113216质子质子 中子中子 质子数质子数 质量数质量数 中子数中子数 氢弹氢弹 元素有_种；上述的粒子中有几种核素_，其中互为同位素的有_ ；其中可以组成_种水分子。1H 12C 16O 2H1681818617O 3H 18O 14C8 种种 、 、 318181、医学中于显影、诊断、治疗、消毒等；、医学中于显影、诊断、治疗、消毒等；2、农业上的辐射育种技术，提高了农产品、农业上的辐射育种技术，提高了农产品 的质量和数量；的

13、质量和数量；3、14C的放射性被应用于考古断代的放射性被应用于考古断代4、2H、3H是制造氢弹的材料；是制造氢弹的材料； 161想一想想一想：12C614C6和是同种原子吗？同位素同位素：质子数相同、中子数不同的同一元素：质子数相同、中子数不同的同一元素 的原子（的原子（核素）核素）间的互称。间的互称。练一练：下列属于同位素的是（练一练：下列属于同位素的是（ ） H2 D2 T2 14C 14N Na+ NH4+ 16O 17O 18O已知氢元素有1H、 2H、3H三种同位素，氯元素有35Cl 、37Cl两种同位素。由这五种微粒构成的HCl分子中，其相对分子质量可能有（ ）A、1种 B、5种

14、C、6种 D、7种117C1117在同温同压下，两个容积相等的密闭容器中分别充满12C18O和14N2两种气体，以下关于这两个容器中气体的说法正确的是( )A.分子数、质量分别相等B.原子数相等，质量不相等C.质子数相等，质量不等D.分子数、质子数和中子数分别相等B6、今有AZ与A+1Z两种微粒，下列叙述正确的是（ ）A、质子数一定相同，质量数和中子数一定不同 B、化学性质几乎相同C、两中微粒一定都有质子、中子、电子构成D、核电荷核，核外电子数一定相同AXXDDD A答案答案AD答案答案B1990年诺贝尔物理学奖获得者年诺贝尔物理学奖获得者弗里德曼 肯德尔 泰勒美国斯坦福大学的直线加速器中心美国斯坦福大学的直线加速器中心 1967年三位科学家用此年三位科学家用此加速器进行实验最终证加速器进行实验最终证明了夸克的存在明了夸克的存在.科学的科学的原子原子质子质子 中子中子夸克夸克 原子核半径小于原子半径的万分之一，体原子核半径小于原子半径的万分之一，体积占原子体积的几千万亿分之一。（如同大型积占原子体积的几千万亿分之一。（如同大型体育场与蚂蚁）体育场与蚂蚁）质量/kg相对质