核型原子模型α粒子散射试验课件

第2章

原子結構與性質2原子結構與性質原子結構元素週期表

每年跨年時，世界各地都舉辦慶祝活動，並且施放絢爛的煙火。科學家發現，這些五彩繽紛的色光是由不同種類的原子所釋放的，並且和原子的結構有密切關係；而原子的結構及性質可由週期表略窺一二。因此，多數的化學教科書都附有週期表，它包含許多探討原子結構的重要資料。週期表是依據元素的特性排列而成，本章將探討原子結構與性質的重要概念。第2章

原子結構與性質2-1原子結構2-2原子中的電子排列2-3元素性質的規律性2-4元素週期表2-1原子結構2-1.1原子概念的發展2-1.2原子模型的演進2-1.3原子能階組成物質的基本粒子是原子，而原子是否由更小的粒子所組成？原子模型如何演進？原子中，電子的能量狀態與煙火的色光之間的關係為何？這些都是本節所要討論的內容。2-1原子結構學習目標：

了解：原子概念的發展原子模型的演進原子能階的躍遷德莫克列特士物質均由不可分割的基本粒子所組成2-1.1

原子概念的發展此粒子命名為原子1-2原子與分子原子說質量守恆定律定比定律拉瓦節普魯斯特道耳頓倍比定律伏打堆伏打提供連續電流的電池科學家得以進行各種電解實驗法拉第進行各種電解實驗電解質在熔融態時或在水溶液中可以導電，是因為其中具有帶電粒子。⇒粒子為何會帶電呢？⇒道耳頓的原子說也無法說明!⇒原子的結構？湯姆森陰極射線實驗2-1.2

原子模型的演進發現電子確認原子可以分割出更小的次原子粒子原子模型-葡萄乾布丁陰極射線實驗圖示：陰極射線(4-1_1)OK閱讀焦點：電子質量的測定1.電子之荷質比：湯姆森陰極射線實驗電子電荷與質量的比值：閱讀焦點：電子質量的測定2.電子之電荷：密立坎油滴實驗1個電子之電荷=1.60×10－19庫侖閱讀焦點：電子質量的測定3.電子之質量：拉塞福α粒子散射實驗1.大部份a粒子通過金箔2.少部份a粒子大角度偏轉3.極少部份a粒子反彈回來⇒推論：原子裡存在原子核a粒子散射實驗：(質量集中、相對體積極小、帶正電荷)核型原子模型α粒子散射實驗圖示：α粒子散射實驗(4-1_2)OKα粒子散射實驗科羅拉多互動動畫(拉塞福散射實驗)一般電腦能否播出？(Java)拉塞福：發現質子a粒子撞擊氮原子核質子質量＝電子質量х1840(質子)查兌克：發現中子a粒子撞擊鈹原子核(中子)中子質量≒質子質量原子中的基本粒子基本粒子的性質粒子符號電荷質量/amu質量/g電子e(e-)－10.0005499.110×10－28質子p(p+)+11.007281.673×10－24中子n(n0)01.008671.675×10－241單位電量=1.602×10－19庫侖原子的結構圖示：原子的結構(3-1_2_1)OK元素符號(X)的標示法Z：原子序＝

＝

.A：質量數＝

＋

.質子數

電子數質子數

中子數元素符號(X)的標示法Z：原子序＝

＝

.＝

.A：質量數＝

＋

.＝

.質子數

電子數質子數

中子數例如：氟原子919中子數＝

.

10同位素原子序相同，質量數不同的原子例如：氫元素有三種同位素HDT同位素圖示：同位素(3-1_2_2)OK閱讀焦點：氫的同位素氫彈主要是利用氫的同位素氘、氚之核融合所釋放的能量。重水又稱為氘化水，化學式為D2O，反覆電解水可得重水。

重水可作為於核能發電的中子減速劑，提供慢中子進行鏈鎖反應。重水與水的化學性質相似，物理性質則有明顯差異。範例2-1寫出下列原子或離子所含之質子數、中子數與電子數：解答練習題2-1寫出下列原子或離子所含之質子數、中子數與電子數：解答(1)(2)(3)(4)(5)質子數8080172929中子數119120183436電子數80801829272-1.3

原子能階多采多姿的煙火秀！焰色反應原子核外電子在各能階間躍遷實驗影片：焰色實驗實驗影片：焰色實驗2-1.3

原子能階在原子中，原子核外的電子逐層分布；各殼層具有之特定能量，稱為

。一般而言，距離原子核愈遠的電子，

所受的吸引力愈小，其能階愈高。一般原子趨向最低能量，當原子受熱或照光而吸收特定能量後，其電子會躍遷到較高能階。此高能階的電子不穩定，會降至較低能階而放出特定頻率的光。能階吸收光能放出光能焰色實驗或煙火中所見到的色光，就是金屬鹽受熱成激發態原子後，其高能階的電子降至低能階所發出的光。在日常生活中有廣告用之霓虹燈及汽車之氙氣燈等都是利用這原理。極光現象、發光二極體(LED)、螢光棒與鎢絲燈等，其光的來源亦與電子高低能階之躍遷有關。動畫：原子的能階躍遷與焰色反應已知光的能量大小順序為紫外光＞可見光＞紅外光，氫原子中的電子從能階第2層降至第1層時放出紫外光﹐從第3層降至第2層時放出紅光，從第4層降至第3層時放出紅外光，則下列何者較適合用來表示氫原子之第1、2、3、4層之相對能階？範例2-2氫原子中的電子從能階第3層降至第1層，最可能放出下列何種光線？(參考範例2-2)(A)紫外光(B)紅外光(C)藍光(D)黃光練習題2-2閱讀焦點：原子光譜連續光譜閱讀焦點：原子光譜線光譜學習成果評量原子模型的演進：於下表欄(Ⅰ)與欄(Ⅱ)選出適當的選項，以配合相關的科學家(Ⅰ)實驗(Ⅱ)貢獻科學家ⅠⅡ(A)油滴實驗(a)核型原子模型(1)湯姆森Cd(B)α粒子撞擊鈹(b)測出電子電荷(2)拉塞福Da(C)陰極射線實驗(c)發現中子(3)密立坎Ab(D)α粒子散射實驗(d)發現電子(4)查兌克Bc根據原子結構發展史，排列電子、中子和原子核三者被發現的先後順序。

以下那幾種實驗的結果組合後可以決定電子質量？

甲：拉塞福α粒子散射乙：侖琴的X射線實驗丙：湯姆森的陰極射線丁：密立坎的油滴實驗

(A)甲、乙、丙 (B)甲、丙、丁

(C)甲