高一化学人类对原子结构的认识

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1、人类对原子结构的认识课程标准要求1．通过从道尔顿原子结构模型到量子力学原子结构模型等原子结构模型演变的学习，了解科学家探索原子结构的艰难过程。2．通过汤姆生原子结构模型、卢瑟福原子结构模型等的学习，体验科学实验、科学思维对创造性工作的重要作用。3．了解钠、镁、氧等常见元素原子的核外电子分层排布的情况，化学反应中电子得失使最外层达到8电子稳定结构的事实。揭示化学反应的本质。4．了解原子是由原子核和核外电子构成，绝大多数原子的原子核是由质子和中子构成。能根据原子组成符号判断原子的构成。知道同位素等概念。两千多万种化学物质大多数由原子构成,而人类对原子的认识和探索已经历了2500多年．直到2

2、0世纪80年代，科学家才用扫描隧道显微镜观察到物体表面的原子．可你有没有思考过下列问题？⑴原子到底是什么“东西”？⑵科学家眼里的原子是怎样的？⑶科学家是怎样探索原子结构的？有哪些科学家为探索原子结构作出了重大的贡献？历史公元前5世纪，希腊哲学家德谟克利特等人认为：万物是由大量的不可分割的微粒构成的，即原子。一、原子结构模型的演变1．所有物质都是由非常微小的，不可再分的实心球体即原子组成的；2．同种物质的原子其质量、大小和形状都相同，不同元素的原子不同，主要表现为质量的不同；3．原子不能被分割；4．原子是元素参加化学变化的最小单位，在化学反应中，原子仅仅是重新排列，而不会被创造或消失。(

3、一)道尔顿的原子学说-------提出原子论1803年，英国化学家道尔顿阐述了他的化学原子论。主要观点有：(二)几种原子结构模型。1．汤姆生的原子结构模型--------发现电子（带负电荷）1897年，汤姆生证明假设原子带正电的部分像“流体”一样均匀分布在球形的原子内，而负电子则嵌在球体的某些固定位置。汤母生认为，正电荷均匀地分布在原子之中，而电子就像是葡萄干面包中的葡萄干一样散布在原子的正电荷之中，这就是原子结构的第一个模型——葡萄干面包式模型。2．卢瑟福的原子结构模型-------发现原子核结构1911年，英国物理学家卢瑟福做了一系列实验：当用一束平行的a粒子轰击金箔时，发现绝大多

4、数a粒子穿过金箔不改变行进方向，只有极少数的a粒子产生偏转，其中个别的甚至反方向折回。大量实验发现绝大部分a粒子穿过金箔时不改变行进方向、第8000～10000个a粒子中才有一个大角度散射或反方向折回。根据a粒子散射实验，卢瑟福提出含核原子结构模型。他的主要观点是：(1)每一个原子都有一个体积极小、极密实的核(2)原子核占有全部正电荷和几乎全部的原子质量(3)原子核被一个体积很大几乎什么也没有的空间包围着(4)原子核外的空间里极稀疏地散布着电子，其总电荷数恰好与原子核中的正电荷相等3．玻尔的原子结构模型------发现核外电子的能量玻尔把化学、放射性和光谱学方面的实验事实与原子结构模型

5、联系在一起，在研究氢原子光谱产生的原因中发展了原子结构理论。1913年，玻尔提出了新的原子结构模型，其要点如下：(1)在原子中，电了不能沿着任意轨道绕核旋转，而只能沿着符合一定条件的轨道旋转。电子在轨道上运动时，不吸收或放出能量，处于一种稳定状态(2)原子中的电子在不同轨道运动时可具有不同的能量，电子运动时所处的能量状态称为能级。电子在轨道上运动时所具有的能量只能取某些不连续数值(电子能量是量子化的)(3)只有当电子从某一轨道跃迁到另一轨道时，才有能量的吸收或放出。当电子从能量较高的(E2)轨道跃迁到能量较低的(E。)轨道时，原子就放出能量。放出的能量转变为一个辐射能的光子，其频率可由

6、两个轨道的能量差决定。玻尔提出的原子结构模型，揭示了光谱线与原子结构的内在联系。由于这一开拓性的贡献，玻尔获得了1922年诺贝尔物理学奖。4．原子的量子力学模型---------核外电子的运动和电子排布规律玻尔的原子结构模型理论也不是十分完美，在解释氢以外的多电子原子的光谱线时，就只能做出近似的估计，无法定量计算。科学家们经过13年的艰苦修改、验证、论证，终于在1925年～1926年，在玻尔原子结构模型的基础上发展成为原子的量子力学模型，其核心是薛定锷波动方程。该模型已经受了半个多世纪的考验。原子的量子力学模型包括了玻尔所采用的量子化能级的概念，即主量子数(主层)。此外还提出其他量子数

7、以说明电子的能量，如亚层和轨道数。由于电子属于微观粒子，具有波粒二象性，它在核外的运动速度可以与光速相比，很难同时准确地测定它的速度和位置，只能用统计的方法来描述，因而引入了“电子云”的概念。小结原子结构模型的演变历史给我们的启迪①化学认识发展的形式与科学认识发展的形式一样是继承、积累突破和革命。②实验方法是科学研究的一种重要方法，实验手段的不断进步是化学发展的一个关键。③科学研究、科学发现是无止境的。核外电子分层排布电子按能量高低在核外分层排