2.3原子结构的模型

分子是由原子构成的。原子是化学变化中的最小粒子。这是否意味着原子内部没有更小的粒子呢？原子内部是实心的还是空心的？科学家是怎样揭开原子结构秘密的？为了探索原子的内部结构，科学家们进行了无数次实验。他们用原子模型来表示原子，并通过实验不断地修正模型。原子结构模型的演变1803年汤姆原子模型1911年玻尔原子模型1913年1897年卢瑟福原子模型道尔顿原子模型电子云模型1927-1935年英国化学家道尔顿（J.Dalton,1766~1844)◆最先提出“原子”概念的科学家是道尔顿。近代科学原子论（1803年）：◇一切物质都是由最小的不能再分的粒子——原子构成。◇道尔顿原子模型：原子是坚实的、不可再分的实心球。道尔顿模型英国物理学家汤姆生（J.J.Thomson,1856~1940）1897年汤姆生在实验中发现原子内有具有一定质量的电子，同时测得电子带负电。否定了：◇原子是构成物质的最小粒子◇道尔顿的实心球原子模型根据“原子内有带负电的电子和原子是电中性的”的事实，提出：◇汤姆生原子模型：原子是一个均匀分布着正电荷的球体（似西瓜肉），带负电的电子（似西瓜籽）嵌在中间。英国科学家卢瑟福（E.Rutherford,1871~1937)卢瑟福和助手做了著名的α粒子散射实验(1909年)：用一束高速运动的质量比电子大得多的带正电荷的α粒子轰击一片很薄的金箔。发现如下现象：（1）绝大多数α粒子通过金箔时按原方向行进；（2）极少数的α粒子通过金箔时方向发生了偏转，有的甚至反弹回来。从上述现象中你可得到什么信息？原子内部十分空旷；α粒子碰到了障碍物，且障碍物占据的体积很小请电子是一种带负电荷，且具有一定质量的粒子。电子普遍存在于各种原中。”和“原子不带电。”的实验结论，推测：改变α粒子运动方向的障碍物是怎设想：一个原子内部结构的模型。质量很小的电子不会影响质量大得多的α粒子运动方向。改变α粒子运动方向的障碍物的质量比电子大得多；原子不带电，电子带负电荷。所以改变α粒子运动方向的障碍物带正电荷，且所带正电荷与电子带负电荷相等。根据实验，卢瑟福在1911年提出了原子的核式结构模型（又称行星原子模型）——原子结构的现代模型：原子是由居于原子中心的带正电的原子核和核外带负电的电子构成。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绕核做高速运动。原子核带正电，核外电子带负电，为什么电子不掉到原子核上呢？丹麦物理学家玻尔认为是因为电子被固定在一定轨道上分层运动。从而改进了卢瑟福的模型。玻尔原子模型（又称分层模型）：当原子只有一个电子时，电子沿特定球形轨道运转；当原子有多个电子时，它们将分布在多个球壳中绕核运动。不同的电子运转轨道是具有一定级差的稳定轨道。波尔分层模型现代原子模型(1920后)——电子云模型现代科学家们在实验中发现，电子在原子核周围有的区域出现的次数多，有的区域出现的次数少，就像“云雾”笼罩在原子核周围。因而提出了“电子云模型”。电子云密度大的地方，表明电子在核外单位体积内出现的机会多，反之，出现的机会少。如：氢原子的电子云有关原子形状和内部结构的理论一直在变化，至今还没有定论，但有关原子的一些观点则已得到公认。如：原子是由更小的粒子构成的。目前公认的原子结构是：原子原子核核外电子质子中子（一个质子带一个单位正电荷）（不带电）（一个电子带一个单位负电荷）夸克原子核所带的电荷——称为核电荷数原子中，核电荷数=核中质子数=核外电子数原子原子核核外电子质子中子1.6726×10-27千克1.6748×10-27千克9.1176×10-31千克原子中电子的质量在整个原子质量中所占的比重极小，几乎可以忽略不计，原子的质量主要集中在原子核上。原子的质量在10-27千克~10-26千克的数量级，每个质子、中子和电子的质量分别在哪个数量级呢？10-27千克~10-26千克从下表中你可得到什么信息?◆原子中，核电荷数=质子数=核外电子数原子种类核电荷数质子数中子数核外电子数氢原子1101氦原子2222碳原子6686氮原子7777铝原子13131413硫原子16161716氯原子17172017铁原子26263026◆所有原子中都有电子和质子，但不一定有中子。从下表中你又可得到什么信息?若请你将它们分类，你会怎样分？依据是什么？原子种类核电荷数质子数中子数核外电子数原子A110？原子B111？原子C112？原子D888？原子E889？原子F8810？◆具有相同核电荷数的一类原子统称为——元素。111888◆质子数相同、中子数不同的原子互称为——同位素原子。同一类原子同一类原子原子种类核电荷数质子数中子数核外电子数原子A110？原子B111？原子C112？原子D888？原子E889？原子F8810？111888氢元素氧元素核电荷数为1的所有原子核电荷数为8的所有原子◆元素的种类决定于原子的核电荷数（质子数）。◆原子的种类决定于原子的核电荷数和中子数。原子种类核电荷数质子数中子数核外电子数原子A110？原子B111？原子C112？原子D888？原子E889？原子F8810？111888氢元素氧元素原子的表示方法：元素符号质子和中子的总数质子数H11（氕）O168(氧-16原子)O178(氧-17原子)O188(氧-18原子)H21（氘）H31（氚）大多数元素都有同位素原子。同位素原子在工业、农业、医疗、国防等方面有着广泛的应用。2、课文P47“利用碳-14同位素测定年代”。1、课文P47“图2-21同位素原子的应用”。你知道同位素原子有哪些应用吗？请说给大家听一听。从下列图片中你可得出什么规律或结论?氯化钠的结构模型带一个负电荷的氯离子带一个正电荷的钠离子氯原子钠原子失去一个电子得到一个电子◆原子失去电子形成带正电荷的离子——阳离子。原子得到电子形成带负电荷的离子——阴离子。◆带相反电荷的阴、阳离子按一定的连接方式相互结合构成物质。练习：（P14）1、列表比较氢的3种同位素原子。同位素原子质子数中子数电子数氕氘氚1011111212、试比较分子与原子的相似点、不同点和相互联系。答：相似点：分子和原子都是构成物质的基本粒子。不同点：在化学变化中，分子发生变化，而原子不变。相互联系：原子可以相互结合构成分子。分子可分解成原子。3、填表：原子名称原子核核外电子数核电荷数质子数中子数氮77磷1516镁1212钠-2311铜-632977151512121112112929345、提出近代原子学说的科学家是，发现原子里有电子的科学家是。汤姆森道尔顿4、A6、用线把物质与直接构成物质的粒子连起来：金属铜原子硫酸铜干冰（固体二氧化碳）离子金刚石（碳）空气（含有氧气、氮气等）分子