2.3原子结构的模型.ppt

1、第三节第三节 原子结构的模型原子结构的模型 思考：思考：我们知道分子是由原子构成的，通过我们知道分子是由原子构成的，通过 扫描遂道显微镜可以看到单个的原子扫描遂道显微镜可以看到单个的原子 。那么。那么原子又是由什么构成的呢原子又是由什么构成的呢？ 原子结构模型的建立原子结构模型的建立 道尔顿道尔顿设想设想原子原子是一个个不可再分的是一个个不可再分的实心球实心球 原子结构模型的建立原子结构模型的建立 1897年英国科学家年英国科学家汤姆生汤姆生发现原子内部存在发现原子内部存在 一种带一种带负电负电的粒子的粒子电子电子。这说明。这说明原子并不是原子并不是 不可分割的不可分割的。 电子电子 由于原子

2、是由于原子是电中性电中性的的 ，既然原子中有带，既然原子中有带负电负电的的 电子，那么原子中一定还电子，那么原子中一定还 存在带存在带正电正电的物质。的物质。带负带负 电的电子和带正电的物质电的电子和带正电的物质 是如何组成原子的呢？是如何组成原子的呢？ 原子结构模型的建立原子结构模型的建立 汤姆生汤姆生提出的原子模型（提出的原子模型（枣糕模型枣糕模型）：）：原子原子 是一个球体，是一个球体，正电荷正电荷均匀分布在整个球体内，均匀分布在整个球体内，电电 子子象红枣那样镶嵌在其中。象红枣那样镶嵌在其中。 汤姆生的汤姆生的 枣糕原子模型枣糕原子模型 很快就被实验很快就被实验 否定了。否定了。 带负

3、电带负电 的电子的电子 正电部分正电部分 原子结构模型的建立原子结构模型的建立 19091909年英国科学家年英国科学家卢瑟福卢瑟福和他的两个学生在曼彻斯和他的两个学生在曼彻斯 特大学做了一个著名实验：特大学做了一个著名实验：用用带正电带正电的的 粒子粒子去轰击金箔。去轰击金箔。 发现发现大多数大多数 a a 粒子都直接穿过金箔，粒子都直接穿过金箔，少数少数 a a 粒子产生很粒子产生很 小的偏转小的偏转, ,然而然而极少数极少数的的 a a 粒子会反弹回去。粒子会反弹回去。 卢瑟福的卢瑟福的a a粒子散射实验粒子散射实验 原子结构模型的建立原子结构模型的建立 卢瑟福的卢瑟福的原子核式结构模型

4、原子核式结构模型 在分析实验结果的基础上，卢瑟福提出了在分析实验结果的基础上，卢瑟福提出了原子的核原子的核 式模型式模型（又称原子的行星模型）：（又称原子的行星模型）：原子是由居于原子中原子是由居于原子中 心的心的带正电的原子核带正电的原子核和核外和核外带负电的电子带负电的电子构成。原子核构成。原子核 的质量几乎等于原子的全部质量，电子在原子核外空间的质量几乎等于原子的全部质量，电子在原子核外空间 绕核做高速运动绕核做高速运动。就像行星环绕太阳运转一样。就像行星环绕太阳运转一样。 带正电的原子核带正电的原子核 带 负 电 的 电 子 带 负 电 的 电 子 原子结构模型的建立原子结构模型的建立

5、 卢瑟福的卢瑟福的原子核式结构模型原子核式结构模型 欧内斯特欧内斯特 卢瑟福卢瑟福( 1871( 1871- - 1937)1937)英国物理学家，英国物理学家，19081908年年 度诺贝尔化学奖的获得者。度诺贝尔化学奖的获得者。 卢瑟福卢瑟福的原子核式结构模型的原子核式结构模型 原子结构模型的建立原子结构模型的建立 19131913年丹麦科学家年丹麦科学家玻尔玻尔改进了卢瑟福的原子改进了卢瑟福的原子 核式结构模型，认为核式结构模型，认为电子只能在原子内的一些特电子只能在原子内的一些特 定的稳定轨上运动定的稳定轨上运动。 为了探索原子内部的结构，科学家们进行了为了探索原子内部的结构，科学家们

6、进行了 无数次实验，不断提出新的原子模型来表示原子无数次实验，不断提出新的原子模型来表示原子 ，并且用实验不断检验和修正模型。，并且用实验不断检验和修正模型。 道尔顿的实心球模型道尔顿的实心球模型 汤姆生的枣糕模型汤姆生的枣糕模型 玻尔的原子模型玻尔的原子模型 卢瑟福的原子核式结构模型卢瑟福的原子核式结构模型 原子结构模型的建立原子结构模型的建立 原子结构模型的建立原子结构模型的建立 原子结构的最新模型原子结构的最新模型电子云模型电子云模型 原子结构模型的建立原子结构模型的建立 思考：思考：氦原子核外有氦原子核外有 2 个电子，你能建立一个个电子，你能建立一个 氦原子的模型吗？（用图表示）氦原

7、子的模型吗？（用图表示） + 揭开原子核的秘密揭开原子核的秘密 思考：思考：原子核又是由什么构成的呢？人类是如何原子核又是由什么构成的呢？人类是如何 揭示原子核的秘密呢？揭示原子核的秘密呢？ 科学家通过科学家通过用高能的粒子撞击原子核用高能的粒子撞击原子核的方法来的方法来 揭示原子核的秘密。通过实验和分析发现：揭示原子核的秘密。通过实验和分析发现：原子核原子核 是由更小的两种粒子是由更小的两种粒子质子质子和和中子中子构成的。构成的。 原子核原子核 中中 子子 质质 子子 电电 子子 揭开原子核的秘密揭开原子核的秘密 常见的常见的氧氧原子的原子核是由原子的原子核是由 8 个质子个质子和和 8 个

8、中子个中子紧密相连构成的；常见的紧密相连构成的；常见的碳碳原子的原子的 原子核是由原子核是由 6 个质子个质子和和 6 个中子个中子构成的。构成的。 碳原子结构图碳原子结构图 揭开原子核的秘密揭开原子核的秘密 质子、中子和电子质子、中子和电子 电子是电子是带负电带负电的，我们常常把一个电子所的，我们常常把一个电子所 带的电荷量大小叫做带的电荷量大小叫做一个单位的电荷一个单位的电荷。 根据科学家的测定：根据科学家的测定：中子是中子是不带电不带电的的；一一 个质子带一个单位个质子带一个单位正电荷正电荷（与一个电子所带的与一个电子所带的 电荷等量异号电荷等量异号）。）。 如如氧氧原子核内有原子核内有

9、 8 个质子，则氧原子核带个质子，则氧原子核带 8 8 个单位的正电荷（即个单位的正电荷（即 +8 ）。）。 科学上把科学上把原子核所带的电荷数原子核所带的电荷数称为称为核电荷数核电荷数 。如氧原子的核电荷数为。如氧原子的核电荷数为 8 。 揭开原子核的秘密揭开原子核的秘密 质子、中子和电子质子、中子和电子 问题：问题：一个质子、中子和电子的质量是多少？一个质子、中子和电子的质量是多少？ 一个一个电子电子的质量为：的质量为：9.11769.11761010 3131千克 千克 一个一个质子质子的质量为：的质量为：1.67261.67261010 2727千克 千克 一个一个中子中子的质量为：的

10、质量为：1.67481.67481010 2727千克 千克 中子的质量与质子的质量相近，而一个电中子的质量与质子的质量相近，而一个电 子的质量只有一个质子质量的约子的质量只有一个质子质量的约18401840分之一分之一。 因此因此原子的质量主要集中在原子核上原子的质量主要集中在原子核上。 原子原子 带一个单位带一个单位负负电荷，质量为电荷，质量为9.11769.11761010 3131千克 千克 核外电子核外电子 原子核原子核 质子质子 中子中子 带一个单位带一个单位正正电荷，质量为电荷，质量为1.67261.67261010 2727千克 千克 不带电，质量为不带电，质量为1.67481

11、.67481010 2727千克 千克 揭开原子核的秘密揭开原子核的秘密 质子、中子和电子质子、中子和电子 揭开原子核的秘密揭开原子核的秘密 氢原子是氢原子是最小的原子最小的原子，氢原子只有，氢原子只有 1 个核外个核外 电子电子，它的原子核只有，它的原子核只有 1 个质子个质子，不含中子不含中子。 氢原子的结构氢原子的结构 揭开原子核的秘密揭开原子核的秘密 碳原子有碳原子有 6 个核外电子个核外电子，它的原子核含有，它的原子核含有 6 个质子个质子和和 6 个中子个中子。 碳原子的结构碳原子的结构 揭开原子核的秘密揭开原子核的秘密 氧原子有氧原子有 8 个核外电子个核外电子，它的原子核含有，

12、它的原子核含有 8 个质子个质子和和 8 个中子个中子。 氧原子的结构氧原子的结构 揭开原子核的秘密揭开原子核的秘密 铁原子有铁原子有 26 个核外电子个核外电子，它的原子核含有，它的原子核含有 26 个质子个质子和和 30 个中子个中子。 铁原子的结构铁原子的结构 分析下表：分析下表：在一个原子中哪些项目的数目总是在一个原子中哪些项目的数目总是 相等的？相等的？ 核电荷数核电荷数 = = 质子数质子数 = = 核外电子数核外电子数 原子种类原子种类 核电荷数核电荷数 质子数质子数 中子数中子数 核外电子数核外电子数 氢原子氢原子 1 1 0 1 氦原子氦原子 2 2 2 2 碳原子碳原子 6

13、 6 6 6 氧原子氧原子 8 8 8 8 氮原子氮原子 7 7 7 7 铝原子铝原子 13 13 14 13 氯原子氯原子 17 17 20 17 金原子金原子 79 79 118 79 科学家们又对质子、中子等进行了深科学家们又对质子、中子等进行了深 入的研究，发现质子、中子、电子是由更入的研究，发现质子、中子、电子是由更 小的微粒小的微粒“夸克夸克”构成。构成。 问题：问题：质子、中子和电子又是由什么构成的？质子、中子和电子又是由什么构成的？ 问题：问题：你听说过你听说过氢弹氢弹（一种核武器）吗？氢弹是（一种核武器）吗？氢弹是 用我们常见的氢原子制成的吗？用我们常见的氢原子制成的吗？ 原

14、子的孪生兄弟原子的孪生兄弟同位素同位素 原子的孪生兄弟原子的孪生兄弟同位素同位素 一种原子的原子核内的质子数与中子数是一一种原子的原子核内的质子数与中子数是一 定的，核电荷数也是一定的。如有一种定的，核电荷数也是一定的。如有一种氧原子氧原子的的 原子核内有原子核内有 8 个质子个质子和和 8 个中子个中子，核电荷数为，核电荷数为 8 。 自然界中还存在另一种氧原子，它的原子核自然界中还存在另一种氧原子，它的原子核 内有内有 8 个质子个质子和和 9 个中子个中子，核电荷数也为，核电荷数也为 8 。 在科学上，把具有在科学上，把具有相同核电荷数相同核电荷数（即（即质子数质子数） 的一类原子总称为

15、的一类原子总称为元素元素。 如如氧元素氧元素是指所有是指所有核电荷数为核电荷数为8 8的原子的总称的原子的总称 读图：读图：氧的三种原子的原子核有什么不同？氧的三种原子的原子核有什么不同？ 8 8个质子个质子 8 8个中子个中子 A 8 8个质子个质子 9 9个中子个中子 B 8 8个质子个质子 1010个中子个中子 C 思考：思考：同种元素的不同种原子，它们的质子数、同种元素的不同种原子，它们的质子数、 中子数、电子数都相同吗？中子数、电子数都相同吗？ 同种元素的不同种原子，它们的同种元素的不同种原子，它们的质子数、质子数、 电子数相同电子数相同，但，但中子数不同中子数不同。 原子的孪生兄弟

16、原子的孪生兄弟同位素同位素 我们把原子中核内我们把原子中核内质子数相同质子数相同、中子中子 数不相同数不相同的同类原子统称为的同类原子统称为同位素原子同位素原子。 8 8个质子个质子 8 8个中子个中子 A 8 8个质子个质子 9 9个中子个中子 B 8 8个质子个质子 1010个中子个中子 C 上面三种氧原子都属于氧元素的同位素原子上面三种氧原子都属于氧元素的同位素原子 原子的孪生兄弟原子的孪生兄弟同位素同位素 上面三种原子是上面三种原子是氢元素氢元素的三种同位素原子的三种同位素原子 H 氕氕 1 1 1 1 H 氘氘 2 2 1 1 H 氚氚 3 3 1 1 氢弹氢弹就是由氢的两种同位素就

17、是由氢的两种同位素氘氘和和氚氚制成的制成的 原子的孪生兄弟原子的孪生兄弟同位素同位素 目前发现的元素种类只有目前发现的元素种类只有 112 种种，由，由 于有些元素有多种同位素原子，因此目前于有些元素有多种同位素原子，因此目前 为止知道的为止知道的原子有几百种原子有几百种。 同种元素的各种同位素原子的同种元素的各种同位素原子的化学化学 性质基本相同性质基本相同，但它们的，但它们的物理性质却相物理性质却相 去甚远去甚远，因此他们可能有不同的用途。，因此他们可能有不同的用途。 原子的孪生兄弟原子的孪生兄弟同位素同位素 同位素的应用同位素的应用 很多元素的同位素具有很多元素的同位素具有放射性放射性，

18、这些放射性，这些放射性 同位素具有广泛的应用。同位素具有广泛的应用。 利用利用铀铀元素的同位素元素的同位素铀铀235235的裂变反应已经应用于核的裂变反应已经应用于核 弹（弹（原子弹原子弹）和各种核动力设施）和各种核动力设施核电站和核潜艇等核电站和核潜艇等 原子的孪生兄弟原子的孪生兄弟同位素同位素 利用利用氢氢元素的同位素元素的同位素氘氘和和氚氚的聚变反应的聚变反应 已经制造出了更可怕的氢弹已经制造出了更可怕的氢弹 原子的孪生兄弟原子的孪生兄弟同位素同位素 同位素的应用同位素的应用 太阳的能量来自太阳的能量来自氘氘和和氚氚的聚变反应的聚变反应 原子的孪生兄弟原子的孪生兄弟同位素同位素 同位素的

19、应用同位素的应用 氘氘和和氚氚的可控核聚变的研究为人类永久的可控核聚变的研究为人类永久 摆脱能源危机提供了可能性摆脱能源危机提供了可能性 原子的孪生兄弟原子的孪生兄弟同位素同位素 同位素的应用同位素的应用 放射性同位素发出的射线可用于医学诊断和治疗放射性同位素发出的射线可用于医学诊断和治疗 原子的孪生兄弟原子的孪生兄弟同位素同位素 同位素的应用同位素的应用 利用利用碳碳1414同位素同位素可测定一些出土文物的年代可测定一些出土文物的年代 原子的孪生兄弟原子的孪生兄弟同位素同位素 同位素的应用同位素的应用 放射性同位素发出的射线已用于改良农作物品种放射性同位素发出的射线已用于改良农作物品种 原子

20、的孪生兄弟原子的孪生兄弟同位素同位素 同位素的应用同位素的应用 放射性同位素发出的射线已用于食品保鲜放射性同位素发出的射线已用于食品保鲜 原子的孪生兄弟原子的孪生兄弟同位素同位素 同位素的应用同位素的应用 带电的原子带电的原子离子离子 活动：活动：钠在氯气中燃烧的实验钠在氯气中燃烧的实验 取一瓶取一瓶氯气氯气，用钳子夹一小块，用钳子夹一小块钠钠放入燃烧匙中，放入燃烧匙中， 点燃钠，将燃烧匙伸入氯气瓶中，反应结束后观察瓶点燃钠，将燃烧匙伸入氯气瓶中，反应结束后观察瓶 内的物质。内的物质。 实验现象：实验现象： 燃烧后瓶内出现了燃烧后瓶内出现了白烟白烟，冷却后变成了，冷却后变成了白色白色 固体固体

21、食盐食盐。 氯气氯气 金属钠金属钠 钠在氯气瓶中钠在氯气瓶中 燃烧产生白烟燃烧产生白烟 燃烧后瓶燃烧后瓶 内的物质内的物质 金属钠在氯气中燃烧时，钠原子失去一个电子形成金属钠在氯气中燃烧时，钠原子失去一个电子形成 带正电荷的带正电荷的钠离子钠离子（阳离子阳离子），氯原子得到电子形成带），氯原子得到电子形成带 负电荷的负电荷的氯离子氯离子（阴离子阴离子）。带有相反电荷的钠离子和）。带有相反电荷的钠离子和 氯离子之间相互吸引，构成中性的氯化钠。氯离子之间相互吸引，构成中性的氯化钠。 带电的原子或原子团叫做带电的原子或原子团叫做离子离子 带带正电正电的离子叫做的离子叫做阳离子阳离子 带带负电负电的离

22、子叫做的离子叫做阴离子阴离子 带电的原子带电的原子离子离子 氯离子氯离子 钠离子钠离子 食盐是由食盐是由氯离子氯离子和和钠离子钠离子构成的构成的 与分子、原子一样，与分子、原子一样，离子也是构成离子也是构成 物质的一种微粒物质的一种微粒。 带电的原子带电的原子离子离子 通过结晶制得的硫酸铜晶体，是由通过结晶制得的硫酸铜晶体，是由铜离子铜离子 和和硫酸根离子硫酸根离子构成的（另外还有构成的（另外还有结晶水结晶水）。）。 带电的原子带电的原子离子离子 与分子、原子一样，与分子、原子一样，离子也是构成离子也是构成 物质的一种微粒物质的一种微粒。 知知 识识 小小 结结 物质的构成物质的构成 分分 子

23、子 原原 子子 离离 子子 在科学上，把在科学上，把具有相同核电荷数（即质子数）具有相同核电荷数（即质子数） 的一类原子的一类原子总称为总称为元素元素。 我们把原子中核内我们把原子中核内质子数相同质子数相同、中子数不中子数不 相同相同的同类原子统称为的同类原子统称为同位素同位素原子。原子。 知知 识识 小小 结结 1.1.列表比较氢的三种同位素原子。列表比较氢的三种同位素原子。 课课 堂堂 练练 习习 氕氕 同位素原子同位素原子 质子数质子数 中子数中子数 电子数电子数 氚氚 氘氘 2.2.填表。填表。 氮氮 原子名称原子名称 质子数质子数 中子数中子数 核外电子数核外电子数 镁镁 磷磷 核电

24、荷数核电荷数 原原 子子 核核 7 7 1515 7 7 1616 1212 1212 5.5.我国计划在我国计划在20072007年发射一颗绕月探测卫星，其年发射一颗绕月探测卫星，其 任务之一是寻找一种新能源任务之一是寻找一种新能源氦氦3 3。氦。氦3 3的原的原 子核是由一个中子和两个质子构成的，其原子子核是由一个中子和两个质子构成的，其原子 核外电子数为（核外电子数为（ ） A. 1 B. 2 C. 3 D. 6. 1 B. 2 C. 3 D. 6 4.4.氕、氘、氚三种原子具有相同的（氕、氘、氚三种原子具有相同的（ ） A A、原子质量、原子质量 B B、原子核结构、原子核结构 C C

25、、核电荷数、核电荷数 D D、中子数、中子数 3.3.硫酸铜晶体是由硫酸铜晶体是由 、 和和 构成的。构成的。 铜离子铜离子 结晶水结晶水 硫酸根离子硫酸根离子 C B 课课 堂堂 练练 习习 6.6.有三种不同的原子，有三种不同的原子，A原子核内有原子核内有6 6个质子和个质子和 6 6个中子，个中子，B原子核内有原子核内有6 6个质子和个质子和7 7个中子，个中子， C原子核内有原子核内有7 7个质子和个质子和7 7个中子，则下列说法个中子，则下列说法 中正确的是中正确的是：（：（ ） （A A）A和和B是同一种元素是同一种元素 （B B）A和和B的核电荷数不同的核电荷数不同 （C C）B和和C核外电子数相等核外电子数相等 （D D）B和和C互为同位素原子互为同位素原子 A 7.7.提出近代原子学说的科学家是提出近代原子学说的科学家是 、发现、发现 原子里有电子的科学家是原子里有电子的科学家是 。 道尔顿道尔顿 汤姆生汤姆生 课课 堂堂 练练 习习 8.8.将物质与直接构成物质的粒子用线连起来：将物质与直接构成物质的粒子用线连起来： 金属铜金属铜 硫酸铜硫酸铜 干冰（干冰（固体二氧化碳固体二氧化碳） 金刚石金刚石 水蒸气水蒸气 原子原子 离子离子 分子分子 课课 堂堂 练练 习习