原子的结构课件

原子的结构原子的定义和组成定义原子是构成物质的基本单元。它是一个包含带正电荷的原子核和带负电荷的电子的中性粒子。组成原子核位于原子的中心，由带正电的质子和不带电的中子组成。电子围绕原子核运动，形成电子云。原子的三种基本粒子质子带正电荷，质量约为1.6726×10-27kg，决定原子核的电荷数，即原子序数，决定原子的化学性质。中子不带电荷，质量略大于质子，约为1.6749×10-27kg，与质子共同构成原子核，决定原子核的质量数。电子带负电荷，质量远远小于质子和中子，约为9.1094×10-31kg，在原子核外运动，决定原子的化学性质。质子的特性带正电质子带一个单位的正电荷。质量质子的质量大约是1.6726×10-27千克。原子核质子是原子核的重要组成部分，决定了原子的种类。中子的特性1无电荷中子不带电，因此不与其他带电粒子相互作用。2质量中子的质量略大于质子的质量，约为1.008665个原子质量单位(amu)。3存在于原子核中中子与质子一起构成原子核，并有助于原子核的稳定性。电子的特性带负电电子带负电，其电量为1.602×10-19库仑。质量很小电子的质量约为9.109×10-31千克，远小于质子和中子。运动速度快电子在原子核周围以高速运动，其速度可达光速的几分之一。决定化学性质电子的排列方式和数量决定了原子的化学性质。电子层的结构电子层是原子中电子按照能量高低排列的区域。原子核周围的电子不是杂乱无章的，而是按照一定的规律排布在不同的电子层上。每个电子层都对应着一定的能量，离原子核越近的电子层能量越低，离原子核越远的电子层能量越高。电子层用数字来表示，离原子核最近的电子层为第一电子层，记为K层，第二电子层为L层，第三电子层为M层，依此类推。电子在不同电子层上运动，就像行星绕着恒星运动一样，但电子的运动是受量子力学规律支配的，并不是像行星那样沿着固定的轨道运行。电子壳层电子壳层是指原子中电子按照能量高低排列的区域，每个电子壳层对应一个能级。原子核外的电子通常会占据能量最低的壳层，这被称为基态。当电子吸收能量时，它可以跃迁到更高的能级，形成激发态。不同的电子壳层有不同的名称和符号。最靠近原子核的壳层被称为K层，其次是L层，M层，等等。电子壳层可以用数字1，2，3，...来表示，分别对应于K层，L层，M层。例如，氢原子的电子在1s轨道上，表示它在K层。电子的布居规律1能量最低原理电子首先填充能量最低的电子层和亚层2泡利不相容原理一个原子轨道最多只能容纳两个电子，且自旋方向相反3洪特规则当多个轨道能量相同时，电子优先单独占据每个轨道，且自旋方向相同原子的大小10^-10米原子非常小，大约为10^-10米，也就是一亿分之一厘米。100万亿分之一原子的大小相当于一根头发丝的十万分之一。原子质量和原子量原子质量原子量原子质量是指一个原子的实际质量，而原子量是根据原子质量的相对值。同位素的概念原子核原子核由质子和中子组成。质子带正电，中子不带电。同位素具有相同原子序数（质子数）但中子数不同的原子称为同位素。例子例如，碳-12和碳-14都是碳的同位素。碳-12有6个质子和6个中子，而碳-14有6个质子和8个中子。同位素的性质放射性一些同位素具有放射性，这意味着它们会发射出能量和粒子，用于医疗诊断和治疗。核反应同位素可以参与核反应，例如核裂变和核聚变，释放巨大能量，应用于核能发电。年代测定一些放射性同位素，如碳-14，具有已知的半衰期，可用于测定古代文物和化石的年代。原子核的结构原子核由质子和中子组成，占据原子质量的绝大部分，并决定元素的种类。质子和中子被称为核子，它们的质量几乎相同。原子核的电荷由质子的数量决定，称为原子序数。原子核力强力原子核力是将质子和中子束缚在一起的力。它比电磁力强得多。短程力原子核力只在原子核内起作用，而不会影响原子核外的电子。独立于电荷原子核力与质子和中子的电荷无关，它作用于所有核子。原子核的稳定性质子与中子原子核中质子之间的排斥力很大，而中子起着重要的作用，它们可以增强核力，使原子核更加稳定。质子数与中子数原子核中质子数和中子数的比例对稳定性至关重要，稳定原子核的质子数和中子数之间通常存在着某种特定的比例。核能级原子核中的核子处于特定的能级上，如果核能级比较低，原子核会更加稳定。放射性原子核1不稳定核原子核中质子和中子的比例不稳定，导致原子核发生衰变。2能量释放衰变过程中释放能量，以粒子或电磁辐射的形式。3放射性物质含有放射性原子核的物质，会持续释放能量。放射性衰变原子核不稳定放射性原子核，由于核内质子数和中子数比例不当，导致原子核处于不稳定状态。自发发射粒子为了达到稳定状态，放射性原子核会自发地发射出α粒子、β粒子或γ射线。转化为新原子核放射性衰变的过程，导致原子核的组成发生变化，最终转化为新的原子核。放射性的种类α衰变放射性原子核放出α粒子，α粒子是由两个质子和两个中子组成的β衰变放射性原子核放出β粒子，β粒子是高速电子γ衰变放射性原子核放出γ射线，γ射线是高能电磁波放射性的应用1医疗领域放射性同位素用于诊断和治疗疾病，例如癌症。2工业领域放射性同位素用于检测材料缺陷和控制生产流程。3考古学放射性碳定年法用于确定文物和化石的年代。原子模型的发展1汤姆森模型原子是带正电的球体，里面镶嵌着带负电的电子2卢瑟福模型原子中心有一个带正电的核，电子绕着原子核旋转3玻尔模型电子只能在特定的轨道上运动，轨道半径和能量是量子化的4量子力学模型用概率分布来描述电子在原子核周围空间的位置和运动汤姆森模型原子模型汤姆森模型提出原子是一个带正电的球体，其中均匀分布着带负电的电子，像布丁中的葡萄干一样。模型的缺陷该模型无法解释α粒子散射实验的结果，它表明原子大部分空间是空的。卢瑟福模型原子核原子核是一个带正电的中心区域，它包含了原子的大部分质量。电子云电子在原子核外绕着原子核运动，形成一个带负电的电子云。玻尔模型电子轨道玻尔模型假设电子只能在特定的轨道上运动，这些轨道与原子核保持一定的距离。量子跃迁电子可以从一个轨道跃迁到另一个轨道，吸收或释放特定能量的光子。量子力学模型概率云电子不是在固定轨道上运动，而是以概率云的形式存在，即电子出现在原子核周围某一点的概率大小。量子数描述电子的状态需要四个量子数，分别是主量子数、角量子数、磁量子数和自旋量子数。原子结构的应用化学性质了解原子结构可以解释物质的化学性质，如元素的周期性。物理性质原子结构与物质的物理性质密切相关，例如电导率、磁性。材料科学通过对原子结构的了解，我们可以设计新型材料，例如半导体、超导体。原子结构与化学性质1电子层和化学键原子最外层电子的数量决定了原子的化学性质，影响着原子如何形成化学键。2元素周期表和周期律元素周期表根据原子结构对元素进行分类，反映了元素周期律，即元素性质随原子序数的变化规律。3化学反应原子通过形成化学键参与化学反应，改变物质的组成和性质。原子结构与物理性质熔点和沸点原子的结构决定了物质的熔点和沸点。例如，金的熔点很高，因为它具有强烈的金属键。硬度钻石的硬度非常高，因为它具有坚固的共价键。导电性金属具有良好的导电性，因为它们的电子可以自由移动。非金属的导电性很差，因为它们的电子被束缚在原子中。课后习题