人类对原子结构的认识第二节：认识原子核.ppt

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1、秦山核电站是我国自行设计、建造和运营管理的秦山核电站是我国自行设计、建造和运营管理的第一座第一座30万千瓦压水堆核电站，地处浙江省海盐万千瓦压水堆核电站，地处浙江省海盐县。截至县。截至2005年年12月月31日，两台机组总累计发电日，两台机组总累计发电达达288亿千瓦时亿千瓦时，有效缓解了华东地区电力紧张状，有效缓解了华东地区电力紧张状况，促进了当地经济发展。况，促进了当地经济发展。秦山核电站厂区秦山核电站厂区 左上角圆柱体建筑为左上角圆柱体建筑为核反应核反应堆外景堆外景 地球上的一切能量几乎都是地球上的一切能量几乎都是直接或间接来源于太阳直接或间接来源于太阳,太阳太阳是怎么发出這么巨大的能量

2、是怎么发出這么巨大的能量来的呢？来的呢？太阳的能量来源于内部的太阳的能量来源于内部的核聚变反应，即核聚变反应，即4个个氢原子核氢原子核聚变为聚变为1个个氦原子核氦原子核。在聚变。在聚变的过程中，会释放出巨大的的过程中，会释放出巨大的能量，并以辐射、对流等形能量，并以辐射、对流等形式向外传递。式向外传递。第三单元第三单元 人类对原子结构的认识人类对原子结构的认识认识原子核认识原子核 课题课题:卢瑟福和他的助手做了著名的卢瑟福和他的助手做了著名的粒子散射实验粒子散射实验（1911年）卢瑟福原子模型卢瑟福原子模型卢瑟福卢瑟福1908年的诺贝尔化学奖年的诺贝尔化学奖 根据实验，卢瑟福在根据实验，卢瑟福

3、在根据实验，卢瑟福在根据实验，卢瑟福在19111911年提出原年提出原年提出原年提出原子有核模型：子有核模型：子有核模型：子有核模型：1.1.原子是由居于原子中心的带正电原子是由居于原子中心的带正电原子是由居于原子中心的带正电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的原子核和核外带负电的电子构的原子核和核外带负电的电子构的原子核和核外带负电的电子构成。成。成。成。2.2.原子核的质量几乎等于原子的全原子核的质量几乎等于原子的全原子核的质量几乎等于原子的全原子核的质量几乎等于原子的全部质量部质量部质量部质量.3.3.电子在原子核外空间绕核做高速电子在原子核外空间绕核做高速电子在原

4、子核外空间绕核做高速电子在原子核外空间绕核做高速运动。运动。运动。运动。1919年，他在用年，他在用a粒子轰击粒子轰击氮原子核氮原子核时，发现产生时，发现产生出一种新的、射程很长、质量更小的粒子，卢瑟出一种新的、射程很长、质量更小的粒子，卢瑟福把他发现的这种粒子命名为福把他发现的这种粒子命名为“质子质子”。这样在。这样在本世纪本世纪20年代，人们普遍认为，原子是由质子和年代，人们普遍认为，原子是由质子和电子组成的，但这个假说却遇到了一定的困难电子组成的，但这个假说却遇到了一定的困难。与当时的物理学的理论相矛盾与当时的物理学的理论相矛盾.1930年，德国物理学家博特用年，德国物理学家博特用粒子轰

5、击铍元素时，发粒子轰击铍元素时，发现从铍中发射一种射线。这种射线在电场中不发生偏现从铍中发射一种射线。这种射线在电场中不发生偏转说明它转说明它不带电不带电，他错误地认为发现的是，他错误地认为发现的是射线射线.1932年年1月月，居里夫妇重复了博特实验，居里夫妇重复了博特实验,也得到了相同的也得到了相同的结果结果,然而，居里夫妇还是沿着博特的错误思路思考，然而，居里夫妇还是沿着博特的错误思路思考，他们把这一现象解释为光子的散射。由于他们对理论他们把这一现象解释为光子的散射。由于他们对理论的轻视，使他们白白失去了一次发现中子的机会。的轻视，使他们白白失去了一次发现中子的机会。中子的中子的发现史史

6、一个月后一个月后,查德威克查德威克看了看了居里夫妇的论文并用钋居里夫妇的论文并用钋加铍作为放射源，使用这种新射线去轰击氢原子加铍作为放射源，使用这种新射线去轰击氢原子时发现，氢原子核被弹射出去，这说明这种射线时发现，氢原子核被弹射出去，这说明这种射线是是具有一定质量具有一定质量的粒子流。他把这种射线的粒子的粒子流。他把这种射线的粒子称为称为“中子中子”1935年诺贝尔物理学奖获得者年诺贝尔物理学奖获得者 一一、原子的构成、原子的构成氦氦(He)原子的原子构成原子的原子构成 模型模型原子原子原子核原子核核外电子核外电子 质子质子 中子中子构成原子的基本微粒：质子构成原子的基本微粒：质子、中子中子

7、、电子，从它们的带电情况电子，从它们的带电情况和质量大小方面来看和质量大小方面来看,它们对整它们对整个原子所作的贡献一样大吗个原子所作的贡献一样大吗?问题思考：问题思考：电量电量电量电量/C/C质子质子质子质子1.602 x 101.602 x 10-19-19中子中子中子中子0 0电子电子电子电子1.602 x 101.602 x 10-19-19 质子、中子和电子带电荷情况质子、中子和电子带电荷情况比较一下质子、中子、电子带电荷情况，比较一下质子、中子、电子带电荷情况，能得出什么结论？氢、钠、等原子都是显能得出什么结论？氢、钠、等原子都是显电中性，由此你又能得出什么结论？电中性，由此你又能

8、得出什么结论？1个单位负电荷个单位负电荷1个单位正电荷个单位正电荷对于离子呢对于离子呢？（离子和原子如何区别）？（离子和原子如何区别）1个质子带一个单位正电荷个质子带一个单位正电荷1个电子带一个单位负电荷个电子带一个单位负电荷中子不带电中子不带电质子数质子数=核外电子数核外电子数呈电中性呈电中性(1)原子的电性原子的电性？核电荷数核电荷数=离子的电性？离子的电性？阳离子：质子数阳离子：质子数 电子数电子数 质子数质子数=电子数电子数+电荷绝对值电荷绝对值阴离子：质子数阴离子：质子数 电子数电子数 质子数质子数=电子数电子数-电荷绝对值电荷绝对值质量数质量数 =质子数质子数(Z)+中子数中子数(

9、N)集中在原子核集中在原子核(2).原子的质量原子的质量？一个质子的相对质量是：一个质子的相对质量是：1.007一个中子的相对质量是：一个中子的相对质量是：1.008一个电子的相对质量是：一个电子的相对质量是：1/1836(A)微粒符号微粒符号微粒符号微粒符号质量数质量数（A A）质子数质子数（Z Z）中子数中子数（NN）核外电子数核外电子数NaNa23231111S S323216161211161612101618Z+NZ-nX-mA+m-XXn+Xm-AZNxNa+S2-23113216质量数质量数(A)=质子数质子数(Z)+中子数中子数(N)二二.原子组成的表示方法原子组成的表示方法:

10、XAZ元素符号元素符号质量数质量数 质子数质子数（核电荷数（核电荷数）对于离子呢？对于离子呢？思考：思考：AZXc+-+de中各个字母的含义：中各个字母的含义：A：Z：e：c：d:质量数质量数质子数质子数原子个数原子个数电荷数电荷数化合价化合价XAZ各种微粒的意义：各种微粒的意义：1。质子：。质子：决定元素的种类决定元素的种类2。中子：。中子：和质子一起决定原子的种类和质子一起决定原子的种类3。电子：。电子：最外层电子决定元素的化学性质最外层电子决定元素的化学性质l 决定元素种类的是原子中的决定元素种类的是原子中的 ；l 决定原子种类的是原子中的决定原子种类的是原子中的 ；l 决定原子质量的主

11、要是原子中的决定原子质量的主要是原子中的 ；l 决定原子所带电荷的是原子中的决定原子所带电荷的是原子中的 ；l 决定元素的化学性质的是原子中的决定元素的化学性质的是原子中的 。质子数质子数质子数和中子数质子数和中子数质子数和中子数质子数和中子数质子数和电子数质子数和电子数核外电子数核外电子数（B）1.已知某元素相已知某元素相对对原子原子质质量量为为227、中子数中子数为为138，则质则质子数子数为为 A.416 B.89 C.227 D.2032.关于关于 Cl叙述叙述错误错误的是的是A.质质量数量数为为37 B.中子数中子数为为20C.电电子数子数为为17D.相相对对原子原子质质量量为为35

12、.53717（D）3.某金属原子符号某金属原子符号为为 X，该该原子原子核内原子原子核内 中子数与中子数与质质子数之差子数之差为为 A.32 B.67 C.99 D.166（A）4.下列粒子中与下列粒子中与NH4+具有相同具有相同质质子数和子数和电电 子数的是子数的是 A.Na+B.F C.OH D.H2O（A）5、某微粒用、某微粒用 Rn+表示，下列关于该微粒的叙表示，下列关于该微粒的叙 述中正确的是述中正确的是 A、所含质子数、所含质子数=A-Z B、所含中子数、所含中子数=A-Z C、所含电子数、所含电子数=Z+n D、质量数、质量数=Z+nZA1 1.质量数（质量数（A）质子数（质子数

13、（Z）中子数（中子数（N）2.原子原子 ：核电荷数核电荷数 质子数质子数 核外电子数核外电子数3.阳离子阳离子 ：核电荷数核电荷数 质子数质子数 核外电子数，核外电子数，4.阴离子阴离子 ：核电荷数核电荷数 质子数质子数 核外电子数，核外电子数，原子核原子核核外电子核外电子质子质子中子中子原子原子XAZ总总 结结 微粒符号微粒符号微粒符号微粒符号质量数质量数质量数质量数（A A）质子数质子数质子数质子数（Z Z）中子数中子数中子数中子数（NN）核外电子数核外电子数核外电子数核外电子数35351818181817Cl-35 1713Al3+2727 13 14 101311X21X31X6X12

14、6X 1 1 0 1 2 1 1 1 3 1 2 1 12 6 6 6 13 6 7 6同位素：同位素：质子数相同而质量数（或中子数）不同质子数相同而质量数（或中子数）不同的核素互称为同位素。的核素互称为同位素。6 C ,136 C ,126 C148 O ,16 8 O ,178 O18 核素：核素：具有一定质子数和一定中子数的一种原子。具有一定质子数和一定中子数的一种原子。1H ,11H ,21H3氕（氕（pie），氘氘(dao)，氚氚(chuan)HDT二、核素与同位素二、核素与同位素元素元素:是具有相同质子数的一类原子是具有相同质子数的一类原子(即同位素即同位素)的总称的总称.理解要点

15、理解要点：n n同位素在周期表中位于同位素在周期表中位于同位素在周期表中位于同位素在周期表中位于同一位置同一位置同一位置同一位置，具有相同的元素符号，具有相同的元素符号，具有相同的元素符号，具有相同的元素符号n n决定元素种类的是决定元素种类的是决定元素种类的是决定元素种类的是质子数质子数质子数质子数，决定核素种类的是，决定核素种类的是，决定核素种类的是，决定核素种类的是质子数和质子数和质子数和质子数和中子数中子数中子数中子数n n同一元素中，可以有若干种互为同位素的不同核素，故同一元素中，可以有若干种互为同位素的不同核素，故同一元素中，可以有若干种互为同位素的不同核素，故同一元素中，可以有若

16、干种互为同位素的不同核素，故核素核素核素核素n n(原子）种类远多于元素种类原子）种类远多于元素种类原子）种类远多于元素种类原子）种类远多于元素种类n n天然存在的某种元素，各同位素所占的原子百分比一般天然存在的某种元素，各同位素所占的原子百分比一般天然存在的某种元素，各同位素所占的原子百分比一般天然存在的某种元素，各同位素所占的原子百分比一般是不变的是不变的是不变的是不变的n n同位素质量数不同，物理性质不同，同位素质量数不同，物理性质不同，同位素质量数不同，物理性质不同，同位素质量数不同，物理性质不同，化学化学化学化学性质几乎相同性质几乎相同性质几乎相同性质几乎相同核外电子数相同，核外电子

17、数相同，核外电子数相同，核外电子数相同，元素有_种；上述的粒子中有几种核素_，其中互为同位素的有_；1H 12C 16O 2H168818617O 3H 18O 14C8 种种 、3 2H 2 16O 2-1181.1.关于关于H H+、H H-、1 1H H、2 2H H、3 3H H五种微粒，以五种微粒，以 下说法正确的是下说法正确的是 A.A.是五种氢元素是五种氢元素 B.B.是氢元素的五种同位素是氢元素的五种同位素 C.C.是氢元素的五种不同微粒是氢元素的五种不同微粒 D.D.它们的数均质子相等它们的数均质子相等（CD）2、下列各组物质中，互为同位素的是下列各组物质中，互为同位素的是（

18、）A.O2、O3、O4 B.H2 D2 T2 C.H2O、D2O、T2O D D（3 3）化学反应中，下列数据发生变化的是）化学反应中，下列数据发生变化的是 A.A.质子数质子数 B.B.中子数中子数 C.C.电子数电子数 D.D.质量数质量数 （C）许多元素都有同位素，许多元素都有同位素，目前发现和合成目前发现和合成110余种余种元素，却有元素，却有1800 余种核数余种核数。几个实例1H16C121H21H392U234氢有三种同位素：氢有三种同位素：氘和氚是制造氢弹的材料氘和氚是制造氢弹的材料铀有三种同位素：铀有三种同位素：92U23592U238铀铀235 是制造原子弹的材料和核反应堆

19、的燃料是制造原子弹的材料和核反应堆的燃料碳有三种同位素：碳有三种同位素：6C136C14作为相对原子量标准作为相对原子量标准 在考古学中测定生物死亡年代。在考古学中测定生物死亡年代。同位素的应用：同位素的应用：6C 126C14知识的延伸知识的延伸n n实验证明，质子和中子是由更小的微粒“夸克”构成。1990年诺贝尔物理学奖获得者年诺贝尔物理学奖获得者弗里德曼 肯德尔 泰勒美国斯坦福大学的直线加速器中心美国斯坦福大学的直线加速器中心 1967年三位科学家用此年三位科学家用此加速器进行实验最终证加速器进行实验最终证明了夸克的存在明了夸克的存在.波利泽 维尔泽克 格罗斯 美国科学家发现夸克相互距离

20、很近时美国科学家发现夸克相互距离很近时,相互作用力很小相互作用力很小,但当距但当距离增大时相互作用力急剧增大离增大时相互作用力急剧增大.因此没有夸克可以从原子核中向因此没有夸克可以从原子核中向外迁移，获得真正的自由外迁移，获得真正的自由.中科院物理研究所吴岳良研究员认为，假如我们能够把自由夸中科院物理研究所吴岳良研究员认为，假如我们能够把自由夸克打开，就可以合理的利用夸克里面的强作用能，而那个能量克打开，就可以合理的利用夸克里面的强作用能，而那个能量比我们的核能可能还要大得多。比我们的核能可能还要大得多。2004年度诺贝尔物理学奖获得者年度诺贝尔物理学奖获得者 科学的科学的探索和研究永无止境探

21、索和研究永无止境原子原子质子质子 中子中子夸克夸克1、13C-NMR（核磁共振）可用于含碳化（核磁共振）可用于含碳化合物的结构分析，有关合物的结构分析，有关13C的说法正确的的说法正确的是（是（）A、质子数为、质子数为6 B、电子数为、电子数为13 C、中子数为、中子数为6 D、质量数为、质量数为666A2、某微粒用某微粒用 Xn-表示。下列关于该粒子表示。下列关于该粒子的叙述中正确的是（）的叙述中正确的是（）A 所含的质子数所含的质子数=A-nB 所含中子数所含中子数=A-ZC 所含电子数所含电子数=Z-nD 质量数质量数=A+ZBAZ3 3、某二价阴离子，核外有某二价阴离子，核外有1818

22、个电子，个电子，质量数为质量数为3232，则其中子数为，则其中子数为：A、12 B、14 C、16 D、18C5.已知已知X，Y原子的核电荷数分别为原子的核电荷数分别为a和和b，Xm+和和Yn-的核外电子排布相同，下列正确的是：的核外电子排布相同，下列正确的是：A a=b+m+n B a=b-m+n C a=b+m-n D a=b-n-m(A)4、核核电电荷荷数数分分别别为为1616的的元元素素和和4 4的的元元素素的的原原子子相相比比较，前者的下列数据是后者的较，前者的下列数据是后者的4 4倍的是倍的是 A 电子数电子数 B 最外层电子数最外层电子数 C 电子层数电子层数 D 次外层电子数次

23、外层电子数(AD)1.已知已知A2、B、C、D2、E3五种简五种简单离子的核外电子数相等，与它们对应单离子的核外电子数相等，与它们对应的原子的核电荷数由大到小的顺序是的原子的核电荷数由大到小的顺序是:练习答案：答案：E、D、C、B、A练习练习2：符合示意图符合示意图 的粒子不可能是的粒子不可能是A、Ar B、k+C、Cl-D、Cl（5）最外层电子数是次外层电子数的）最外层电子数是次外层电子数的2倍的元素：倍的元素：_ 是次外层是次外层3倍的是：倍的是：_ _;是次外层是次外层4倍的是：倍的是：_.（9）内层电子数之和是最外层电子数）内层电子数之和是最外层电子数2倍的元素倍的元素:_（8）次外层

24、电子数是最外层电子数的）次外层电子数是最外层电子数的2倍的元素：倍的元素：_（7）电子总数为最外层电子数的）电子总数为最外层电子数的2倍的是：倍的是：_（6）电子层数与最外层电子数相等的元素：）电子层数与最外层电子数相等的元素：_（4）最外层电子数等于次外层电子数的元素：）最外层电子数等于次外层电子数的元素：_（3）最外层有）最外层有2个电子的元素：个电子的元素：_（2）最外层有）最外层有1个电子的元素：个电子的元素：_（1）原子核中无中子的原子：）原子核中无中子的原子：_前前2020号元素的原子结构的特殊性号元素的原子结构的特殊性Li、Na、K、HBe、Mg、Ca、HeBe、ArCNeH、Be、Al。BeSi、LiLi、PO阴离子：阴离子：核外有核外有10个电子的微粒个电子的微粒分子：分子：阳离子：阳离子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4Na+、Mg2+、Al3+、NH4+、H3O+N3、O2、F、OH、NH2