第一章 原子的基本状况.doc

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1、第一章原子的基本状况科学的发展证实了原子的存在，人们已经获得很多关于原子的知识，现在已经证明原子不是如同古代人所想象那样简单而不可分割的，它有复杂的内部结构和运动，而是可以击破的。1.1原子的质量和大小一、原子的质量1、原子量（MA）P6用碳在自然界中最丰富的一种同位素的质量定为12.000个单位作为原子量的标准，其他原子的质量同碳12比较，定出质量值，称为这个原子的原子量。如氢原子，MA=1.0079，氧原子，MA=15.999，铜原子，MA=63.54。原子量可用化学方法测定。2．原子质量数（A）P6一般为原子量最接近的整数：如氢原子，A=1；氧原子，A=16；铜原子，A=

2、64。3、阿伏伽德罗常数（No）P6一摩尔原子的物质中，不论哪种元素，含有同一数量的原子。有：测量No好几种，其中有电解法，即其中，为原子价，表示一摩尔带单个电量的离子所带的总电量。从电解法可测得：目前公认值为：。可得，4、原子的质量单位（）将的质量的定为原子质量单位。即原子的质量用质量单位表示为。如：为，为。二、原子的大小原子的大小，可通过以下几种方法加以估计。1、几种估计的方法（1）晶体的结构特点P7在晶体中原子是按一定的规律排列的，从晶体的密度和一个原子的质量，可以求出单位体积中的原子数。假设晶体中的原子是互相接触的球体，并已知其排列情况，就可以算出每个原子的大小。即使不

3、知排列情况，也可以求得原子大小的数量级。上述单位体积中的原子数的倒数就差不多是每个原子的体积，其立方根的数值表示原子线性大小的数量级。（2）分子运动论观点P7从气体分子运动论也可以估计原子的大小，关于气体分子的平均自由路程，有下列一个理论公式：（5）式中λ是分子平均自由路程，N是单位体积中分子数，r是分子的半径（假定为球形）。如果λ和N由实验求得，r可以由上式算出。简单分子的半径的数量级与组成这分子的原子的半径数量级相同。对单原子的分子，r亦就是原子的半径。（3）范德瓦尔斯方程P8在方程中，b值按理论应等于分子所占体积的四倍。由实验定出b，就可以算出分子的半径，其数量级和原子半

4、径相同。2、结论原子半径的数量级为。从不同方法求一种原子的半径，所得数值是有些出入的，但数量级是相同的，都是米。各种原子的半径是不同的，但都具有刚才所说的数量级。1.2原子的核式结构一、三种原子结构模型：1、1904年汤姆逊提出的枣粒式结构模型汤姆生模型，他认为原子是一个带正电荷的球，电子镶嵌在里面，原子好似一块“葡萄干布丁”。这是第一个存在着亚原子结构的原子模型。汤姆孙在发现电子的基础上提出了原子的葡萄干布丁模型，汤姆生认为：①电子是平均的分布在整个原子上的，就如同散布在一个均匀的正电荷的海洋之中，它们的负电荷与那些正电荷相互抵消。②在受到激发时，电子会离开原子，产生阴极射线

5、。汤姆逊的学生卢瑟福完成的α粒子轰击金箔实验（散射实验），否认了葡萄干布丁模型的正确性。附：约瑟夫·约翰·汤姆逊Thomson，JosephJohn约瑟夫·约翰·汤姆逊（1856～1940年）。1891年用法拉第管开始了原子核结构的理论研究。他研究了阴极射线在磁场和电场中的偏转，作了比值e/m（电子的电荷与质量之比）的测定，结果他从实验上发现了电子的存在。他把电子看成原子的组成部分，用原子内电子的数目和分布来解释元素的化学性质。提出了原子模型，把原子看成是一个带正电的球，电子在球内运动。他还进一步研究了原子的内部构造和阳极射线。1912年与阿斯顿共同进行阳极射线的质量分析，发现

6、了氖的同位素。1906年他因在气体导电研究方面的成就获得了诺贝尔物理学奖。另有，威廉·汤姆逊（1824～1907年）。英国物理学家。2、1911年卢瑟福提出的核式结构模型认为原子的大部分体积是空的，电子按照一定轨道围绕着一个带正电荷的很小的原子核运转。行星模型由卢瑟福在提出，以经典电磁学为理论基础，主要内容有：①原子的大部分体积是空的；②在原子的中心有一个很小的原子核；③原子的全部正电荷在原子核内，且几乎全部质量均集中在原子核内部。带负电的电子在核空间进行绕核运动。附：欧内斯特·卢瑟福(ErnestRutherford,1871—1937)英国物理学家。1871年8月30日生于

7、新西兰纳尔逊的一个手工业工人家庭。并在新西兰长大。他进入新西兰的坎特伯雷学院学习。23岁时获得了三个学位（文学学士、文学硕士、理学学士）1895年在新西兰大学毕业后，获得英国剑桥大学的奖学金进入卡文迪许实验室，成为汤姆森的研究生。1898年，在汤姆森的推荐下，担任加拿大麦吉尔大学的物理教授。他在那儿呆了9年。于1907年返回英国出任曼彻斯特大学的物理系主任。1919年接替退休的汤姆森，担任卡文迪许实验室主任。1925年当选为英国皇家学会主席。1931年受封为纳尔逊男爵，1937年10月19日