原子和原子核

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1、原子和原子核一、原子模型1．汤姆生模型（枣糕模型）2．卢瑟福的核式结构模型（行星式模型）α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔，结果是绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大的偏转，极少数α粒子偏角超过900甚至反弹回来。卢瑟福由α粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间运动。由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-15m。3．玻尔模型（引入量子理论）（1）玻尔的三条假设（量子化）①轨道量子化rn=n2r1r1=0.53×1

2、0-10m②能量量子化：E1=-13.6eV③原子在两个能级间跃迁时辐射或吸收光子的能量hν=Em-En氢原子的能级图nE/eV∞01-13.62-3.43-1.514-0.853E1E2E3（所谓量子化就是不连续性，整数n叫量子数。）（2）从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞（用加热的方法，使分子热运动加剧，分子间的相互碰撞可以传递能量）。原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子。（如在基态，可以吸收E≥13.6eV的任何光子，所吸收的能

3、量除用于电离外，都转化为电离出去的电子的动能）。4．激光的特性及其应用普通光源（如白炽灯）发光时，灯丝中的每个原子在什么时候发光，原子在哪两个能级间跃迁，发出的光向哪个方向传播，都是不确定的。激光是同种原子在同样的两个能级间发生跃迁生成的，其特性是：⑴是相干光。⑵平行度好。⑶亮度高。能在极小的空间和极短的时间内集中很大的能量。二、天然放射现象1．天然放射现象4天然放射现象的发现，使人们认识到原子核也有复杂结构。2．各种放射线的性质比较种类本质符号电荷（e）速度（c）电离性贯穿性α射线氦核He+20.1最强最弱，纸能挡住β射线电子e-10.99较强较强，穿几mm铝

4、板γ射线光子γ01最弱最强，穿几cm铅版三、核反应1．核反应类型（1）衰变：α衰变：（核内）β衰变：（核内）+β衰变：（核内）γ衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级。（2）人工转变：（发现质子的核反应）（发现中子的核反应）（人工制造放射性同位素）（3）重核的裂变：在一定条件下（超过临界体积），裂变反应会连续不断地进行下去，这就是链式反应。（4）轻核的聚变：（需要几百万度高温，所以又叫热核反应）所有核反应的反应前后都遵守：质量数守恒、电荷数守恒。（注意：质量并不守恒。）2．半衰期4放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫半衰期。与外界因素无关（对大

5、量原子核的统计规律），计算式为：N表示核的个数，此式也可以演变成3．放射性同位素的应用（1）利用其射线：α射线电离性强，用于使空气电离，将静电泄出，从而消除有害静电。γ射线贯穿性强，可用于金属探伤，也可用于治疗恶性肿瘤。各种射线均可使DNA发生突变，可用于生物工程，基因工程。（2）作为示踪原子。用于研究农作物化肥需求情况，诊断甲状腺疾病的类型，研究生物大分子结构及其功能。（3）进行考古研究。利用放射性同位素碳14，判定出土木质文物的产生年代。四、核能1．核能核反应中放出的能叫核能。2．质量亏损核子结合成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这

6、种现象叫做质量亏损。3．质能方程E=mc2，这就是爱因斯坦的质能方程。质能方程的另一个表达形式是：ΔE=Δmc2。在非国际单位里，可以用1u=931.5MeV。它表示1原子质量单位的质量跟931.5MeV的能量相对应。4．释放核能的途径裂变和聚变5．核反应堆核反应堆的主要组成是：（1）核燃料。用浓缩铀（能吸收慢中子的铀235占3%~4%）。（2）减速剂。用石墨或重水（使裂变中产生的中子减速，以便被铀235吸收）。4（3）控制棒。用镉做成（镉吸收中子的能力很强）。（4）冷却剂。用水或液态钠（把反应堆内的热量传输出去用于发电，同时使反应堆冷却，保证安全）。（5）水泥

7、防护层。用来屏蔽裂变产物放出的各种射线。核能的计算：1.秦山核电站的功率为3.0×105kW，如果1g轴235完全裂变时产生的能量为8.2×1010Ｊ，并且假定所产生的能量都变成了电能，那么每年要消耗多少铀235?(一年按365天计算．)2.已知一个铍核Be和一个α粒子结合成一个碳核Ｃ，并放出5.6MeＶ能量．（1）写出核反应方程；（2）若铍核和α粒子共有130ｇ，刚好完全反应，那么共放出多少焦的能量?阿伏伽德罗常数NＡ＝6.02×1023mol－1)（3）质量亏损共多少千克?　4