1 第一章从葡萄干面包原子模型到原子结构的行星模型

1、渴姆淼和他的葡萄千面包模型。他能取得成功的原因是从葡萄干面包原子模型到原子结构的行星模型知识梳理复习提问1 .古代的人们对原子是如何认识的？近代对原子的认识过程是怎样的？电子的发现和元素放射性现象说明了什么？原子结构的行星模型是如何建立的？它的内涵是什么？5 .你认为原子结构的行星模型绝对准确吗？知识回顾章头图是比利时工程师昂瓦特凯恩于1958年为布鲁塞尔万国博览会设计的建筑物，它由九个巨大金属圆球 组成，位于布鲁塞尔易明多市立公园内。每个圆球象征一个原子，显示了人类和平利用原子能的美好前景。古代对原子的认识惠施，即惠子。公元前4世纪战国时代宋国人，一位能言善辩的学者。他认为物质是无限可分的墨

2、子，即墨翟，春秋时代著名思想家、学者。他认为物质被分割是有条件的。古希腊哲学家德谟克利特提出古典原子论，认为物质由极小的称为“原子”的微粒构成，物质只能分割到原子近代道尔顿的原子论化学元素均由不可再分的微粒构成，这种微粒成为原子：原子在一切化学变化中均保持其不可再分性；同一元素的原子在质量和性质上都相同，不同元素的原子在质量和 性质上都不相同：不同元素化合时，这些元素的原子按简单整数比结合成化合物。汤姆逊的葡萄干面包模型电子是1897年由英国物理学家汤姆孙(Joseph John Thomson， 1856 -1940)在研究阴极射线时发现的。他证明了阴极射线是一种高速带电 的粒子流，并测定这

3、种粒子的电荷与质量之比(荷质比)e/m。他发现不 论阴极射线管的电极用何种金属材料制成，产生阴极射线的粒子的荷质 比都相同，这种粒子应是物质共有的组成部分。他在1897年4月30日给英国皇家协会的报告中称这种粒子为电子”。汤姆孙提出了葡萄干面包模型，认为原子中的正电荷是均匀分布在整个原子的球体内，电子则均匀分布在这些 正电荷之间。x射线的发现x射线是1895年德国物理学家伦琴(Wilhelm conrad Rontgen，18451923)在研究阴极射线激发玻璃管壁而产生 的荧光时发现的。他偶然发现用黑纸封套包裹着的照相底片放在高真空的阴极射线管附近时会感光，这说明放电管内 发出了某种能穿透底

4、片封套的射线，这种射线穿透力强，但不被电磁场馆转，它能穿透23 cm厚的木板、15 mm厚 的铝片，如果把手放在放电管与屏之间，可以从手影中见到手骨的骨影。后来研究证明，x射线是一种波长很短的电 磁波。铀的放射性贝克勒尔(Antoine Henri Becquerel， 18521908)发现放射性现象纯属偶然，当时有人认为能发出荧光的物质会 放出x射线，贝克勒尔试图用实验来证实这一观点。他把一种含铀化合物的晶体一一钾铀酰硫酸盐K(UO)SO4放在 阳光下暴晒，直到晶体可以在黑暗中发出很强的荧光，然后把它放在用黑纸包裹的照相底片上，结果底片感了光，他 认为晶体发出的是X射线。他想进一步研究这种

5、射线，但却遇上了连日阴雨。他只好把含铀化合物晶体与用黑纸包 好的底片一起放进抽屉，五天后雨停了，焦急的他忘了把晶体暴晒就径直把底片冲洗，竟发现底片也感了光，而且感 光强度特别大，产生了黑如木炭的斑点。因没有经过阳光照射，晶体不可能产生荧光，说明荧光与引起感光的射线间 没有必然的联系。这射线一定是含铀化合物或含铀晶体本身放射出来的。进一步实验证明，这种穿透性射线是铀放射 出来的。19世纪末到20世纪初，证明原子的可分性的重要科学发现和现象分别是电子的发现和元素的放射性现象a射线和B射线的发现分并分别命名为a射线和B射线。他还发现了放射性元素“钍。1909年他和他的同事根据他们设计和进行的a粒子

6、散射实验，发现了原子核的存在，并提出了原子结构的行星模型。1919年他用a粒子轰击氮原子核而获得了氧的同 位素，第一次实现了元素的人工蜕变。1908年他因在核化学方面的巨大贡献而获得诺贝尔化学奖。散射光束在介质中前进时，部分光线偏离原方向而分散传播的现象。粒子束在前进中与物质发生相互作用而使部分 粒子偏离原方向前进，也称为散射。a粒子散射实验(可以给学生放实验视频“模拟a粒子散射实验”，该视频可到“资源中心/教学工具库/化 学/高一”文件夹中下载。)把1g金打成尽可能薄的金箔，经计算此金箔大约由400层金原子排列组成。下面是卢瑟福所做的a粒子散射实验的示意图。a粒子构成微粒是，a粒子在真空中能

7、穿 过金箔的原因是质量相对来说，速率 (光速的 1/10)，带 电荷，能对其它带电微粒产生较强作用。根据卢瑟福预测的结果，能看到a粒子的点是， 其理论依据是 模型。而根据实验的结果a粒子所出现的点是，此实验说明了 。卢瑟福因为在原子结构研究领域的突出贡献而获得诺贝尔奖，他的主要功绩【答案】(1)带两个单位正电荷的He2+较大，大，正；(2) A，汤姆孙的葡萄干面包，ABC，汤姆孙的葡萄干面 包模型是错误的，提出原子结构的行星模型，实事求是。通过a粒子散射实验，卢瑟福认为：绝大部分a粒子能直线穿过金箔，说明原子一定是中空的；极少数的a粒子能被金箔偏转，有的还被直接弹了回来，说明在原子中存在着很小

8、的 带正电荷的核。卢瑟福的原子结构行星模型原子是由带正电荷的质量很集中的很小的原子核和在它周围运动着的带负电荷的电 子组成的，就像行星绕太阳运转一样的体系。【补充说明】a粒子散射实验的中对于原子结构的推断是基于一系列的概率统计得出 的结果。(1)每10000个a粒子中约有1个发生了大于1 的路径偏转，发生更大偏折的机率 更小。a粒子被直接弹回，说明前进途径中遇到了质量较大、体积很小的带正电荷的物体的“阻挡，。直线运动的a和B粒子在碰到物质原子时，运动方向会发生偏转。B粒子的散射数目要比a粒子更多， 因为B粒子的动量和能量要小得多。似乎已没有疑问，如此迅速移动的粒子以其原来的路径穿过了原子，而观

9、察到 的偏转是由于遍布于原子系统内强电场作用的结果。一般假设，一束a或B粒子射线在通过薄片物质时的散射，是 物质原子来回多次小散射的结果。然而，Geiger和Marsden对a射线散射的观察显示，某些a粒子在单次碰撞时， 一定会发生大于正常角度的偏转。例如，他们发现，一小部分入射冬粒子，大约20000个中有1个，在穿过厚度 约为0.00004cm的金箔时平均偏转了 90的角度，如此厚度的金箔阻止a粒子的能力相当于1.6mm厚度的空气。 Geiger接着指出，一束a粒子穿过以上厚度金箔最可能偏转的角度是0.87。基于概率理论的一个简单计算表明， 粒子偏转90的机会是微乎其微的。此外，稍后可以看出

10、，如果这种大角度偏转是由许多小的偏转组成，那么，这 种大角度偏转的a粒子对各种角度的分布并不遵守预期的概率定律。大角度偏转是由于单次原子碰撞的设想似乎是 有道理的，因为第二次同样碰撞而产生大角度偏转的概率在大多数情况下是很小的。一个简单的计算显示，原子必须 具有强电场的核心，才能在单次碰撞中产生如此大的偏转。12 .放射性元素的三种射线卢瑟福(Ernest Ruttherford， 187l1937)，英国物理学家，生于新西兰。1899年他发现放射性辐射中的两种成 a射线一一氦原子失去电子后的正离子(He2+)B射线一一电子流Y射线一一波长很短的电磁波（三）思考与复习解答（检查学生教材第7页的

11、思考与复习是否完成，进行提问。）1 .道尔顿提出原子论。认为“化学元素均由不可再分的微粒构成”，这种微粒称为原子。道尔顿的原子学说为近代化学发展奠定了基础。汤姆孙首先指出原子是有结构的，并提出了葡萄干面包模型，认为原子中的正电荷均匀分布在整个原子的球形体卢瑟福原子核式结构的理论主要内容有（选自新教材全解（吉林出版社）原子的中心有个核，叫原子核原子的正电荷均匀分布在整个原子中原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核里化学变化中的基本微粒保持物质化学性质的最小微粒B.具有穿过原子的可能性D.在轰击金箔时少量被散射C.能够击穿原子核而不破碎极；另一种能产生电子内，电子则均匀地分布在这些正电荷之

12、间。伦琴发现x射线后，对原子结构的探索有了新的突破。卢瑟福根据电子的发现和元素的放射性现象，证实了原子是可分的，提出了原子结构的行星模型。【归纳】填写下列方框【答案】原子可分；原子结构行星模型。既然绝大部分n粒子能直线穿过金箔，说明原子一定是中空的；既然极少数的a粒子能被金箔偏转，有的还 被直接弹了回来，那就说明在原子中存在着很小的带正电荷的核。通过对电荷、质量和偏转角度等的计算，1911年卢瑟福提出了原子结构的行星模型（solarsystem model），即原子 是由带正电荷的原子核和核外带负电的电子组成的，就像行星绕太阳运转那样的体系。四、典型例题 中国古代的哲学家中，认为物质是无限可分

13、的是（）惠施Bt墨子C.老子D.孔子道尔顿的原子学说曾经起了很大作用。估的学说中，包含有下述三个论点：原子是不能再分的粒子；同种元素的原子的各种性质和质量都相同；原子是微小的实心球体。从现代的观点看，你认为这三个论点，其中不确切的是（）只有B.只有C.只有 D .有 下列关于放射性元素说法正确的是（）所有的元素都具有放射性；只有铀具有放射性；元素具有放射性是由原子内部结构变化引起的；放射性 元素的放射现象不是自发的，需要外界条件（如光照）来引起的A .BC D.（D卢瑟福在研究元素放射性时发现，放射性元素可以放出三种射线，下图中A、B、C分别代表三种射线。 TOC o 1-5 h z 其中A代

14、表，本质是；B代表，本质是；C代表，本质是。【答案】1.A 2.D 3.B 4. B射线，电子流；a射线，氦核（He2+）；Y射线，波长很短的电磁波。英国科学家汤姆孙在打开原子结构大门中的伟大贡献是（ （选自新教材全解（吉林出版社）带负电的电子在核外绕核旋转【答案】ACD 五、课堂练习（选自化学测试与评析A、B级（上海教育出版社）在历史上，人类对原子的探究经历了多个阶段。请将有关科学家与提出的观点用直线连接起来。惠施-物质被分割是有条件的墨子-物质是由极小的被称为原子的微粒构成的德谟克利特-物质是无限可分的道尔顿-原子结构的行星模型汤姆孙-原子的葡萄干面包模型卢瑟福-近代原子论（原子不可再分、

15、同种元素的原子的质量和性质相同、原子按简单整数比结合）应用元素放射产生的a粒子作实验，打开了原子世界的大门，关于卢瑟福的这一科学成就的说法错误的是 ）是偶然想象得出的结论B.是应用和创新取得的成就是继承和发展了科学研究的结果 D.是为现代原子论打下了基础3.下列说法中错误的是（）发现电子后，很快创建出原子结构的行星模型放射性及a粒子的发现为打开原子结构的大门打下了基础原子结构的行星模型是在思考a粒子轰击金箔实验结果后得出的从古典原子论到现代原子论的过程说明科学技术是不断发展的 TOC o 1-5 h z 原子是（）构成物质不可再分的微粒B.C.保持物质性质的一种微粒D. 关于a粒子的说法不正确

16、的是（）A.是带2个单位正电荷的氦离子一种能产生正2价的氦离子的射线称为射线，在外电场作用下，其偏向.流的射线称为 寸线，在外电场偏向 极；还有一种被称为 射线的是在多少克水中所含的氢原子与48 g甲烷所含的氢原子数相等？【答案】1.略2.A 3.A 4.B 5.C 6. a，负；B，正；Y，波长很短的电磁波7. 108g六、课堂总结1.原子结构理论发展简史道尔顿一一原子学说汤姆孙一一葡萄干面包原子模型（模型法）原子中的正电荷均匀地分布在整个原子的球形体内，电子则均匀地分布在这些正电荷之间。伦琴一一发现X射线发现了电子提出了原子结构的模型贝克勒尔一一发现铀的放射性卢瑟福一一发现放射出的射线是“

17、 a、B ”射线卢瑟福一一原子结构的行星模型（实验法）打破了原子不可分的传统观念提出原子是由带正电的物质和电子构成的A. B. C. D.【答案】D绝大多数a粒子能直接穿过金箔，说明原子内部绝大部分是空的；极少数的a粒子发生偏转，甚至直接弹回，说 明原子内部有一个很小的带正电荷的质量中心（核）。原子是由带正电荷的质量很集中的很小的原子核和在它周围运 动着的带负电荷的电子组成的，就像行星绕太阳运转一样。2 .放射性元素的三种射线a射线一一氦原子失去电子后的正离子（He2+）B射线一一电子流Y射线波长很短的电磁波七、课后作业（选自化学测试与评析A、B级（上海教育出版社）提出古典原子论的是（）A.惠

18、施B.墨子C.德谟克利特D.道尔顿在1903年，汤姆孙提出的有关原子的观点是（）原子在一切化学变化中均保持其不可再分性物质是无限可分的物质是由极小的被称为原子的微粒构成的原子像个面包，电子则像均匀分布在面包中的葡萄干贝克勒尔对伦琴发现x射线，卢瑟福对贝克勒尔发现铀的放射性，共同的态度是（）仅感到十分奇妙提出新的问题并去探究兴致勃勃地谈论人家的发明对别人的事毫无兴趣关于卢瑟福等研究放射性蜕变产生的射线的说法正确的是（）a粒子是H+B射线是电子流Y射线是电子流B粒子 是 He2+下列关于原子的叙述中，正确的是（）在化学反应中不能再分的微粒叫原子由原子核和核外电子构成的微粒叫原子原子是化学变化中的最小微粒原子是不能再分的最小微粒古典原子论、近代原子论、模型和 模型、现代原子论，是人类认识原子结构的不同阶段,其中提出上述两种模型的科学家是和 O摩尔是