第一节-原子结构与周期律的发现课件.ppt
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- 第一节 原子结构 周期律 发现 课件
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1、时间:19世纪末至今。世纪末至今。特点特点 现代化学的兴起使化学从无机化学和有现代化学的兴起使化学从无机化学和有机化学的基础上,发展成为多分支学科的科机化学的基础上,发展成为多分支学科的科学,开始建立了以无机化学、有机化学、分学,开始建立了以无机化学、有机化学、分析化学、物理化学和高分子化学为分支学科析化学、物理化学和高分子化学为分支学科的化学学科。化学家这位的化学学科。化学家这位“分子建筑师分子建筑师”将将运用善变之手,为全人类创造今日之大厦、运用善变之手,为全人类创造今日之大厦、明日之环宇。明日之环宇。本篇内容:本篇内容:第一节第一节 原子结构与周期律的发展原子结构与周期律的发展 第二节第
2、二节 核化学的产生与发展核化学的产生与发展 第三节第三节 现代化学的特点及发展趋势现代化学的特点及发展趋势第一节第一节原子结构与周期律的发展原子结构与周期律的发展本节内容本节内容 一、化学进入微观领域一、化学进入微观领域 二、二、原子结构理论模型的建立和发展原子结构理论模型的建立和发展一、化学进入微观领域一、化学进入微观领域 19世纪末,物理学上出现了三大世纪末,物理学上出现了三大发现,即发现,即X射线、放射性和电子。这些射线、放射性和电子。这些新发现猛烈地冲击了道尔顿关于原子新发现猛烈地冲击了道尔顿关于原子不可分割的观念,从而打开了原子和不可分割的观念,从而打开了原子和原子核内部结构的大门,
3、揭露了微观原子核内部结构的大门,揭露了微观世界中更深层次的奥秘。世界中更深层次的奥秘。(一一)X射线的发现射线的发现 X射线,亦称伦琴射线,它射线,亦称伦琴射线,它是德国科学家伦琴在是德国科学家伦琴在1895年发现。年发现。1.伦琴简介伦琴简介 威尔姆威尔姆康拉德康拉德伦琴伦琴(Wilhenm Conrad Rontgen),1845年诞生年诞生在莱纳普在莱纳普(Lennep)莱茵兰州的一莱茵兰州的一个城镇上。他的母亲是荷兰人,个城镇上。他的母亲是荷兰人,在他三岁时,家搬到了荷兰的阿在他三岁时,家搬到了荷兰的阿佩尔乡恩。在荷兰学习之后,伦佩尔乡恩。在荷兰学习之后,伦琴于琴于1865年去苏黎世,
4、在那里的年去苏黎世,在那里的综合工业学院学习机械工程。综合工业学院学习机械工程。伦琴伦琴 1868年从综合工业学院毕业,年从综合工业学院毕业,1869年在苏黎世大学获得博士头衔。年在苏黎世大学获得博士头衔。1870年,他回到德国当孔特的助手,开始在维尔茨堡,年,他回到德国当孔特的助手,开始在维尔茨堡,后来在斯特拉斯堡;他成为一个大学兼课教师,后来在斯特拉斯堡;他成为一个大学兼课教师,1876年被委任为一所规模较小的德国大学的物理教授年被委任为一所规模较小的德国大学的物理教授后,他以一个并不突出但还不错的物理学家的形象开后,他以一个并不突出但还不错的物理学家的形象开始了他的学术生涯。始了他的学术
5、生涯。1888年,他完成了一件重要的工作,证明了对流电流年,他完成了一件重要的工作,证明了对流电流与传导电流是相同的。与传导电流是相同的。1901年伦琴获得了第一个物理学诺贝尔奖金。年伦琴获得了第一个物理学诺贝尔奖金。1900年他已搬到了慕尼黑,在那里,他成为实验年他已搬到了慕尼黑,在那里,他成为实验物理研究所所长。物理研究所所长。1914年,他在著名的德国科学家表示他们与军国年,他在著名的德国科学家表示他们与军国主义德国休戚相关的宣言上签了名,但后来他对主义德国休戚相关的宣言上签了名,但后来他对此感到懊悔。在第一次世界大战期间和随后的通此感到懊悔。在第一次世界大战期间和随后的通货膨涨中,他相
6、当苦恼。货膨涨中,他相当苦恼。1923年年2月月10日,伦琴在慕尼黑逝世,享年日,伦琴在慕尼黑逝世,享年78岁。岁。2.X射线的发现射线的发现 1895年年11月月8日傍晚,伦琴在一个完全遮光的暗日傍晚,伦琴在一个完全遮光的暗室房间里,利用克鲁克斯管研究阴极射线,他用黑室房间里,利用克鲁克斯管研究阴极射线,他用黑纸板把克鲁克斯管完全包了起来,在离管子一定距纸板把克鲁克斯管完全包了起来,在离管子一定距离的地方放上一张纸片,当作屏幕使用,并在上面离的地方放上一张纸片,当作屏幕使用,并在上面涂有氰化钡铂。使伦琴感到意外的是,他看见涂有涂有氰化钡铂。使伦琴感到意外的是,他看见涂有氰化钡铂屏幕有荧光,发
7、出了亮光。伦琴想管子被氰化钡铂屏幕有荧光,发出了亮光。伦琴想管子被包在黑纸板内的,没有光或阴极射线能从里面透出,包在黑纸板内的,没有光或阴极射线能从里面透出,这个光是从哪来的?这个没有想到的现象出现,使这个光是从哪来的?这个没有想到的现象出现,使他感到意外和困惑。他感到意外和困惑。(1)意外发现意外发现(2)进一步研究进一步研究 他把这个屏转了一个面,使没有氰化钡铂的他把这个屏转了一个面,使没有氰化钡铂的那一面朝着管子,这样做,屏仍然发荧光。他将那一面朝着管子,这样做,屏仍然发荧光。他将屏移得离管子更远一些,荧光依然存在。然后,屏移得离管子更远一些,荧光依然存在。然后,他在管子和屏之间放了几样
8、东西,但所有这些东他在管子和屏之间放了几样东西,但所有这些东西看来都象是透明的一样。当他在管子前面移动西看来都象是透明的一样。当他在管子前面移动他的手时,更惊奇的现象出现了,他在屏上看到他的手时,更惊奇的现象出现了,他在屏上看到了他手的骨胳。了他手的骨胳。正如他在关于这个学科的第一本出版物中所正如他在关于这个学科的第一本出版物中所称呼的那样,他已经发现了称呼的那样,他已经发现了“一种新的射线一种新的射线”。(3)确定确定 那时伦琴独个儿在他的实验室里工作,在其后的日子那时伦琴独个儿在他的实验室里工作,在其后的日子里继续一个人做他的实验,没有对任何人提及他所观察到里继续一个人做他的实验,没有对任
9、何人提及他所观察到的结果。的结果。他的妻子注意到他被什么事情迷住了,但又不知道为他的妻子注意到他被什么事情迷住了,但又不知道为什么,开始为他担忧。而伦琴愿意告诉她的,只是说他正什么,开始为他担忧。而伦琴愿意告诉她的,只是说他正在研究一件重要的事情,后来他解释了他保持沉默的理由:在研究一件重要的事情,后来他解释了他保持沉默的理由:他一直对他自己的发现感到惊讶,它是那样地值得怀疑以他一直对他自己的发现感到惊讶,它是那样地值得怀疑以致于他一直感到需要一而再、再而三地使他自己确信这些致于他一直感到需要一而再、再而三地使他自己确信这些新射线的存在。终于他将他的研究结果记录到照相底板上新射线的存在。终于他
10、将他的研究结果记录到照相底板上去,最后肯定了他的发现。去,最后肯定了他的发现。(4)新射线的性质新射线的性质 伦琴继续描述他在七个星期伦琴继续描述他在七个星期“秘密秘密”研研究中所得到的结果:物体对他的究中所得到的结果:物体对他的“新射线新射线”在不同程度上是透明的;照相底片被在不同程度上是透明的;照相底片被“新射新射线线”感光;他不能观察到任何可感觉得到的感光;他不能观察到任何可感觉得到的射线的反射和折射;它也不能用磁场将他们射线的反射和折射;它也不能用磁场将他们偏转,偏转,这种这种“新射线新射线”放自电管上被阴极射放自电管上被阴极射线击中的那块管壁上。线击中的那块管壁上。(5)研究结果的发
11、表研究结果的发表 1896年年1月月1日,他发出了他的预先印好的文章,引起日,他发出了他的预先印好的文章,引起了一场大轰动。他的论文是令人难以置信的了一场大轰动。他的论文是令人难以置信的但是他在但是他在寄送论文时也附寄了得到的寄送论文时也附寄了得到的X射线照相,这提供了一个不能射线照相,这提供了一个不能轻易地不予理睬的证据。玻耳兹曼、华尔堡轻易地不予理睬的证据。玻耳兹曼、华尔堡(Warburg)、科、科尔劳施尔劳施(Kohlrausch)、开耳芬勋爵、斯托克斯、开耳芬勋爵、斯托克斯(Stokes)和庞和庞加莱是早期收到他通讯的人。一读完伦琴的论文,许多科加莱是早期收到他通讯的人。一读完伦琴的论
12、文,许多科学家立刻就跑进他们的实验室,拿出电火花线圈,着手试学家立刻就跑进他们的实验室,拿出电火花线圈,着手试验看看他们自己是否能够找到验看看他们自己是否能够找到X射线,结果他们都成功了。射线,结果他们都成功了。(6)研究结果的影响研究结果的影响 在在1896年元月里,发现年元月里,发现X射线的新闻业射线的新闻业已在全世界引起了巨大的骚动。我们能够想已在全世界引起了巨大的骚动。我们能够想象出当时人们对这些射线的无限惊讶:几乎象出当时人们对这些射线的无限惊讶:几乎任何东西对它们来说都是透明的;用这些射任何东西对它们来说都是透明的;用这些射线人们可以看见自己的骨胳;看不到手指上线人们可以看见自己的
13、骨胳;看不到手指上的肉但能看到手指上带的指环,且十分清楚,的肉但能看到手指上带的指环,且十分清楚,象嵌入体内的子弹一样。象嵌入体内的子弹一样。(7)应用应用 人们立即就领悟到它对医学的影响。懂得这个发人们立即就领悟到它对医学的影响。懂得这个发现的重要意义的不一定非要是科学家。现的重要意义的不一定非要是科学家。在在1896年还是一个小孩的未来物理学家年还是一个小孩的未来物理学家A.N.达达科斯塔科斯塔安德雷德安德雷德(A.N.daCosta Andrade)曾听说上曾听说上帝能看见每样东西和每个地方,听见了关于帝能看见每样东西和每个地方,听见了关于X射线的射线的事情之后,他开始相信他过去曾经怀疑
14、过的事情。事情之后,他开始相信他过去曾经怀疑过的事情。1月月23月,伦琴在物理医学学会作了关于他的发月,伦琴在物理医学学会作了关于他的发现的唯一的一次公开讲演,人们以暴风雨般的掌声向现的唯一的一次公开讲演,人们以暴风雨般的掌声向他致意。他致意。(二二)放射性的发现放射性的发现 在在X射线发现之后,科学界射线发现之后,科学界掀起一个研究射线、荧光的热潮。掀起一个研究射线、荧光的热潮。其中,居里夫人发现放射性又是其中,居里夫人发现放射性又是一个重大发现。一个重大发现。1.居里夫人居里夫人简介简介(1)居里夫人的生平居里夫人的生平 法国物理学家和放射化学家。法国物理学家和放射化学家。居里夫人即玛丽居
15、里居里夫人即玛丽居里(Marie Curie),是一位原籍为,是一位原籍为波兰的法国科学家。波兰的法国科学家。居里夫人在婚前姓名为曼娅居里夫人在婚前姓名为曼娅.斯卡洛多斯卡斯卡洛多斯卡(波兰文波兰文为为Manya Sklodowska),1867年波兰正处于俄国的统年波兰正处于俄国的统治之下。曼娅的父母都是教师,在她出生治之下。曼娅的父母都是教师,在她出生(她是他们她是他们的的第五个孩子的的第五个孩子)后不久他们就失去了教师职位。后不久他们就失去了教师职位。1867年年11月月 7日生于波兰华沙,日生于波兰华沙,1934年年7月月4日日卒于法国上萨瓦省。卒于法国上萨瓦省。1883年中学毕业,并
16、获得金质奖章。由于家年中学毕业,并获得金质奖章。由于家中经济困难和当时波兰的大学不接受女生,中经济困难和当时波兰的大学不接受女生,她担任家庭教师八年。她担任家庭教师八年。1891年到法国深造,进了巴黎大学攻读物理年到法国深造,进了巴黎大学攻读物理学和数学。学和数学。1893年以优异成绩毕业于巴黎大学理学院物年以优异成绩毕业于巴黎大学理学院物理系,理系,毕业时成绩名列全班第一。毕业时成绩名列全班第一。1894年她与法国物理学家皮埃尔年她与法国物理学家皮埃尔.居里相识,居里相识,第二年,第二年,1895年她与皮埃尔年她与皮埃尔.居里结婚。居里结婚。1904年被巴黎大学聘为助教;年被巴黎大学聘为助教
17、;她与她的丈夫皮埃尔她与她的丈夫皮埃尔.居里居里(Pierre Curie)都是都是放射性的早期研究者,放射性的早期研究者,1906年皮埃尔年皮埃尔.居里去世后,她接替了丈夫的居里去世后,她接替了丈夫的工作,成为巴黎大学第一位女教授。工作,成为巴黎大学第一位女教授。(2)居里夫人主要研究成果居里夫人主要研究成果发现了元素的放射性;发现了元素的放射性;发现了放射性元素钋发现了放射性元素钋(Po)和镭和镭(Ra);分离出纯的金属镭。分离出纯的金属镭。(3)居里夫人获得的荣誉居里夫人获得的荣誉 发现了放射性元素钋发现了放射性元素钋(Po)和镭和镭(Ra),与法国物,与法国物理学家亨利理学家亨利.贝克
18、勒尔贝克勒尔(Henry Becquerel)分享分享了了1903年诺贝尔物理学奖。年诺贝尔物理学奖。因分离出纯的金属镭而又获得因分离出纯的金属镭而又获得1911年诺贝尔年诺贝尔化学奖。化学奖。她是法国科学院第一个女院士,并被她是法国科学院第一个女院士,并被15个国个国家的科学院选为院士。家的科学院选为院士。居里一生中担任居里一生中担任25个国家的个国家的104个荣誉职位,个荣誉职位,接受过接受过 7个国家的个国家的24次奖金或奖章。次奖金或奖章。主要著作有主要著作有同位素及其组成同位素及其组成、论放射论放射性性、放射性物质及其辐射的研究放射性物质及其辐射的研究。2.放射性的发现放射性的发现
19、在在H.贝可勒尔发现铀的放射现象以后,贝可勒尔发现铀的放射现象以后,M.居里和居里和P.居里首先对各种物质进行放射性居里首先对各种物质进行放射性考察,发现元素钍也具有放射性,铀矿物考察,发现元素钍也具有放射性,铀矿物则有着比纯铀高得多的放射性;依靠科学则有着比纯铀高得多的放射性;依靠科学推测和精巧实验技术,推测和精巧实验技术,1898年在铀矿物中发年在铀矿物中发现了放射性元素钋和镭,并开创了一门新现了放射性元素钋和镭,并开创了一门新的科学的科学放射化学。放射化学。(1)放射性的发现放射性的发现 从从1896年开始,居里夫妇开始共同研年开始,居里夫妇开始共同研究放射性。在此之前,德国物理学家伦琴
20、究放射性。在此之前,德国物理学家伦琴(Wilhelm Roentgen 1845-1923)发现了发现了X-射射线线(他因此获得他因此获得1901年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖)。贝。贝克勒尔发现了铀盐也能发射出类似的射线,克勒尔发现了铀盐也能发射出类似的射线,发现了铀的发射性。发现了铀的发射性。(2)元素钋的发现元素钋的发现 居里夫人继续对铀的放射性进行研究,并发居里夫人继续对铀的放射性进行研究,并发现沥青铀矿的放射性比按含铀量推算的放射性大现沥青铀矿的放射性比按含铀量推算的放射性大的多,她大胆预测,沥青铀矿中,一定含有一种的多,她大胆预测,沥青铀矿中,一定含有一种放射性更强的化学元素。经
21、过反复研究,努力寻放射性更强的化学元素。经过反复研究,努力寻找,终于在找,终于在1898年年7月,首先发现了放射性元素钋月,首先发现了放射性元素钋(Po),之所以命名为钋,之所以命名为钋(polonium),是为了纪念她,是为了纪念她的祖国波兰的祖国波兰(Polonia,拉丁文,拉丁文)。(3)元素镭的发现元素镭的发现 钋发现后,居里夫人继续从剩余的沥青铀钋发现后,居里夫人继续从剩余的沥青铀矿中提炼放射性物质。她发现,剩余的沥青铀矿中提炼放射性物质。她发现,剩余的沥青铀矿的放射性,比按铀量推算的值大矿的放射性,比按铀量推算的值大200万倍。她万倍。她由此推测还存在一种放射性更强的新元素,终由此
22、推测还存在一种放射性更强的新元素,终于,在于,在1898年末,发现了放射性元素镭,命名年末,发现了放射性元素镭,命名为镭的意思是为镭的意思是“赋予放射性的物质赋予放射性的物质”。(4)镭的的制备镭的的制备 按照传统的概念,确证一个元素的发现应该提按照传统的概念,确证一个元素的发现应该提供可以目睹的该元素的足够纯的化合物或单质样品。供可以目睹的该元素的足够纯的化合物或单质样品。1906年皮埃尔年皮埃尔.居里不幸被马车撞死,但居里夫居里不幸被马车撞死,但居里夫人并未因此倒下,她仍然继续研究,最终与德比恩人并未因此倒下,她仍然继续研究,最终与德比恩(Andre Debierne,1874-1949年
23、,于年,于1899年从沥青铀年从沥青铀矿中发现放射性元素锕矿中发现放射性元素锕Ac)在在1910年,从年,从8吨废沥青吨废沥青铀矿中制得铀矿中制得1/10克纯净的氯化镭,最后分离出纯净克纯净的氯化镭,最后分离出纯净的金属镭。最终经光谱分析和原子量测定,证实了的金属镭。最终经光谱分析和原子量测定,证实了元素镭的存在元素镭的存在。(5)放射性镭的应用放射性镭的应用 在第一次世界大战期间,她和她的长女在第一次世界大战期间,她和她的长女婿约里奥婿约里奥.居里一起参加战地医疗服务,担负居里一起参加战地医疗服务,担负伤员的伤员的 X射线透视工作。她积极提倡把镭用射线透视工作。她积极提倡把镭用于医疗方面,使
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