原子结构模型的演变
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第一节原子结构模型的演变引入:提问什么是原子?原子结构模型演变历史过程是怎么样的?科学家们通过怎么样的实验来得到这些结论?回顾知识点:原子核质子原子结构:中子核外电子在原子中,核内质子数=核电荷数=核外电子数对于多电子原子,电子的能量并不是相同,能量低的,通常在离原子核近的区域运动,能量高的,通常在离原子核远的区域运动。
核外电子的分层运动,又称为核外电子的分层排布。
原子结构示意图为了形象地表示原子的结构,人们创造了原子结构示意图这种特殊的图形来表示核外电子的分层排布:以镁原子结构示意图为例:核外电子排布规律1)核外电子总是尽量先排布在能量较低的电子层,然后有里向外,依次排布在能量逐步升高的电子层(能量最低原理)。
2)原子核外各电子层最多可容纳2n2个电子(n表示电子层序数)。
3)原子最外层电子数不能超过8个(k层为最外层时,不能超过2个)。
4)次外层电子数不能超过18个(L层为次外层时,不能超过8个),倒数第三层电子数不能超过32个。
注:多条规律必须同时兼顾。
1-18号元素原子结构示意图原子结构与元素的性质的关系1.稳定结构在通常情况下,原子具有稀有气体原子结构时,达到稳定结构,可以理解为原子既不容易失去电子也不容易得到电子的结构。
2.不稳定结构原子最外层非8电子(最外层为K层时非2电子)的原子结构,都可以说是不稳定结构。
这样的原子容易失去或得到一定数目的电子从而达到稳定结构。
元素化合价和得失电子数目的关系1、金属元素一般为正化合价,失去电子的数目即为化合价的数值。
如2、非金属元素既可以为正化合价,也可以为负化合价。
活泼非金属元素的最低负化合价的数值即为得到电子的数目3、一般规律:金属元素最外层电子数小于4,非金属元素最外层电子数大于4(有例外)。
总结:1.元素的一个原子在化学反应中得到n个电子,则该元素在化合物中的化合价为-n价。
2.元素的一个原子在化学反应中失去n个电子,则该元素在化合物中的化合价为+n价。
原子结构模型演变史原子是构成物质的基本单位,其结构模型的演变史可以追溯到古希腊时期。
古希腊哲学家德谟克利特提出了原子论,认为物质是由不可分割的原子构成的。
然而,这个理论没有得到科学实验的支持,直到19世纪才有了实验依据。
1803年,英国化学家道尔顿提出了原子理论,认为所有物质都是由不同种类的原子组成的。
他还提出了混合物和化合物的概念,这些概念为后来的化学研究奠定了基础。
1897年,英国物理学家汤姆逊发现了电子,这是原子结构模型的重要突破。
他提出了“葡萄干布丁模型”,认为原子是由带正电的球体和带负电的电子组成的。
这个模型解释了电子的存在和原子的电性质,但没有解释原子的核心。
1911年,英国物理学家卢瑟福进行了著名的金箔散射实验,发现原子核是由带正电的质子组成的。
他提出了“太阳系模型”,认为原子是由核心和绕核心运动的电子组成的。
这个模型解释了原子的核心和电子的轨道,但没有解释电子的运动方式。
1926年,奥地利物理学家薛定谔提出了量子力学理论,解释了电子的运动方式。
他提出了“波动力学模型”,认为电子是一种波动,存在于原子的空间中。
这个模型解释了电子的运动方式和原子的光谱,但没有解释原子的核子。
1932年,英国物理学家查德威克发现了中子,这是原子结构模型的又一重要突破。
他提出了“液滴模型”,认为原子核是由带正电的质子和带中性的中子组成的。
这个模型解释了原子核的结构和稳定性,但没有解释电子的轨道。
现代原子结构模型是由量子力学和液滴模型组成的。
它认为原子是由核心和绕核心运动的电子组成的,核心是由带正电的质子和带中性的中子组成的。
这个模型解释了原子的结构和性质,为现代化学和物理学的发展奠定了基础。
原子结构模型的演变史是一个不断发展和完善的过程,它反映了人类对自然界的认识和理解。
随着科学技术的不断进步,我们相信原子结构模型会有更深入的认识和探索。
原子内部结构模型发展史一、经典原子模型从古希腊时期起,人们对物质的组成和性质就有了一定的认识。
然而,直到19世纪末,原子的内部结构才开始引起科学家们的关注。
经典原子模型最早由英国物理学家道尔顿提出,他认为原子是不可分割的、质量均匀的实体,并且原子间的化学反应只涉及原子的重新组合。
这一模型的出现为后续的研究奠定了基础。
二、汤姆孙模型在20世纪初,英国物理学家汤姆孙通过实验证据发现了电子,并提出了汤姆孙模型。
他认为原子是一个由正电荷均匀分布的球体,而电子则嵌入在球体内。
这一模型首次揭示了原子内部存在着带电粒子,并为后续的原子结构研究提供了重要线索。
三、卢瑟福模型1911年,新西兰物理学家卢瑟福进行了著名的金箔散射实验,他射入了高能α粒子到金箔中,观察到了一些粒子被反射、偏转甚至穿透的现象。
基于实验结果,卢瑟福提出了卢瑟福模型,他认为原子是由一个非常小而带正电的核心和围绕核心运动的电子构成。
这一模型首次提出了原子中存在着带电的核,并且核与电子之间存在着静电力。
四、玻尔模型1913年,丹麦物理学家玻尔提出了玻尔模型,他在卢瑟福模型的基础上进一步发展了原子结构理论。
玻尔模型认为电子绕核运动的轨道是量子化的,即只能取特定的能量值。
这一模型成功解释了氢原子光谱线的能级分布规律,并开创了量子力学的先河。
五、量子力学模型随着量子力学的发展,原子结构的研究进入了全新的阶段。
量子力学模型认为原子内部的粒子,如电子和质子,具有波粒二象性,即既表现出粒子性又表现出波动性。
这一模型通过数学方法描述了原子内部粒子的行为,并成功解释了原子的稳定性和化学性质。
六、现代原子模型现代原子模型是基于量子力学模型的进一步发展,它进一步细化了原子内部结构的认识。
现代原子模型认为原子由质子和中子组成的核心,以及围绕核心运动的电子构成。
质子和中子集中在核心,而电子则分布在核外的不同能级轨道上。
这一模型通过量子力学的计算方法,准确描述了原子内部粒子的运动和相互作用。
原子结构模型的演变原子的构成:1. 中子(不带电)原子核质子(带正电)一个质子带一个单位正电荷原子核外电子(带负电)一个电子带一个单位负电荷在一个原子中:质子数=核外电子数=核电荷数=原子序数离子中: 离子所带的电荷=质子数—核外电子数近代原子结构模型的演变模型道尔顿汤姆生卢瑟福玻尔量子力学年代1803 1904 1911 19131926依据元素化合时的质量比例关系发现电子ɑ粒子散射氢原子光谱近代科学实验主要内容原子是不可再分的实心小球葡萄干面包式含核模型行星轨道式原子模型量子力学1.核外电子排布规律:(1) 核外电子总是尽先排布在能量较低的电子层,然后由里向外,排布在能量较高的电子层(2) 原子核外各电子层最多容纳2n2个电子(表示电子层数)。
(3) 原子最外野电子数目不能超过8个(第一层不能超过2个)(4) 次外层电子数目不能超过18个(第一层为次外层时不能超过2个),倒数第三层电子数目不能超过32个。
二、原子的构成表示质量数为A、质子数为Z的具体的X原子。
ZXA元素:质子数相同的同一类原子的总称。
核素:具有一定质子数和一定中子数的一种原子。
同位素:质子数相同、质量数(中子数)不同的原子(核素)互为同位素质量数(A )=质子数(Z )+中子数(N )(1) 原子:核电荷数(质子数)=核外电子数, (2) 阳离子:核电荷数(质子数)>核外电子数, (3) 阴离子:核电荷数(质子数)<核外电子数,人类对原子结构的认识一、选择题(每小题有1~2个选项符合题意) 1.根据元素的核电荷数,不能确定的是( )A .原子核内质子数B .原子核内中子数C .原子最外层电子数D .原子核外电子数2.在核电荷数为1~20的元素的原子中,次外层电子数为最外层电子数2倍的元素是( ) A .核电荷数为3的元素 B .核电荷数为14的元素 C .核电荷数为6的元素 D .核电荷数为16的元素3. 1999年世界重大科技成果之一是超铀元素的发现,它有力地支持了“稳定岛”假说。
原子结构模型演变引言:原子是构成物质的基本单位,对于人类来说,了解原子结构的演变是科学发展的重要里程碑。
本文将从经典模型、波尔模型到量子力学模型,介绍原子结构模型的演变过程。
一、经典模型1. 托姆逊模型19世纪末,英国物理学家约瑟夫·约翰·托姆逊提出了托姆逊模型。
他认为原子是由带正电的球体中带负电的电子组成,这种模型可以解释电子在原子内的位置和运动。
然而,托姆逊模型无法解释原子的稳定性和光谱现象。
2. 鲁瑟福模型1909年,英国物理学家欧内斯特·鲁瑟福提出了鲁瑟福模型。
他的实验发现,原子中几乎所有的质量都集中在一个非常小的核心部分,而电子则围绕核心旋转。
这一模型解释了原子的稳定性和光谱现象,但无法解释电子在轨道上的运动方式。
二、波尔模型1. 波尔理论1913年,丹麦物理学家尼尔斯·波尔提出了波尔理论。
波尔根据鲁瑟福模型,结合了经典电磁理论和量子理论的思想,提出了电子只能在特定轨道上运动,且每个轨道对应一定能量。
这一模型解释了原子的光谱现象,并奠定了原子结构研究的基础。
2. 波尔模型的局限性尽管波尔模型在解释原子结构方面取得了重要成果,但它无法解释原子的精细结构和不同元素的光谱线。
此外,波尔模型也未能解释电子在轨道上的运动方式和原子中的电子云分布。
三、量子力学模型1. 波动力学1926年,奥地利物理学家埃尔温·薛定谔提出了波动力学理论。
该理论结合了波动性和粒子性的概念,通过波函数描述了电子在原子中的运动状态。
波动力学理论成功解释了原子的精细结构和光谱现象。
2. 玻恩-奥本海默近似1928年,德国物理学家玻恩和奥本海默提出了近似方法,称为玻恩-奥本海默近似。
该近似方法通过计算原子间的相互作用,预测了原子结合能和分子结构,为化学反应的研究提供了重要的理论基础。
3. 量子力学模型量子力学模型是目前最为完善的原子结构模型。
它通过数学方程描述了原子中电子的运动状态和能量。
1.3.1 原子结构模型的演变学习目标知识技能:对原子结构有个基本的认识。
过程方法:采用学生自主讨论的方法,多创设情景让学生自主学习、自主得出结论。
多考虑利用多媒体手段给学生提供丰富多样的素材,深入浅出地向学生介绍科学家对原子结构的最新认识成果。
情感态度:从科学家探索物质构成奥秘的史实中体会科学探究的过程和方法,并培养学生对科学探索的热爱。
教学准备多媒体课件教学过程情景设计1.化学家已经发现和创造了2000多万种化学物质,这么多的化学物质是由什么微粒构成的?请同学们观察教材图1-24,分析金属铜、氯化钠、水是由什么微粒构成的。
2.原子,是大家非常熟悉的一个名词,但人类对原子的认识和探索已经历了2500多年的漫长历史。
直到20世纪80年代科学家用扫描隧道显微镜观察到物体表面的原子,才对原子结构有了进一步的认识。
展示图片:图1 原硅晶体图2 用隧道扫描显微镜观测到的硅晶体表面图3 氦原子结构示意图引入新课:问“原子是大家非常熟悉的一个名词,你有没有思考过下列问题?”⑴原子到底是一个什么“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?原子结构模型的演变经历了哪几个阶段?各阶段对原子结构的认识各有什么样的特点?教师引导:欲了解这些内容,请同学们自学教材内容。
交流讨论:(师生一起)整理归纳:一、原子结构模型的演变【学生阅读教材,试着总结填写】⒈德谟克利特的古代原子学说。
古希腊哲学家德谟克利特是奠基人,他认为是构成物质的微粒。
是万物变化的根本原因。
⒉道尔顿的近代原子学说。
英国科学家是的创始人。
他认为物质都是由构成的,原子是不可分割的,同种原子的质量和性质都。
⒊汤姆生的“西瓜式”原子结构模型。
英国科学家发现了电子,他认为,其中镶嵌着许多电子,中和了正电荷,从而形成中性原子。
的发现使人们认识到原子是可以再分的。
⒋卢瑟福的带核原子结构模型。
物理学家卢瑟福根据α-粒子散射现象,指出原子是由和构成的,带正电荷,位于,它几乎集中了原子的全部质量,带负电荷,在原子核周围空间作高速运动,就像行星环绕太阳运转一样。
第三单元人类对原子结构的认识
原子结构模型的演变
[学习目标]
1•通过对原子结构模型演变历史的了解,认识假说、实验等科学方法在人类探索原子结构奥秘过程中的作用。
2.知道核外电子是分层排布的并了解1〜18号元素的电子排布情况。
3•了解活泼金属元素和活泼非金属元素的原子在化学反应过程中常通过电子得失使最
外层达到8电子稳定结构的事实,并通过氧化镁、氯化钠的形成初步了解钠与氯、镁与氧气反应的本质。
[知识梳理]
1. 19世纪初英国科学家_____________ 提出了原子学说,认为____________________________
19世纪末,科学家_______________ 发现原子中存在电子,并于1904年提出了__________ 式的原子结构模型。
1911年,英国物理学家卢瑟福提出_____________________ 原子结构模型,认为_____________
1913年,丹麦物理学家___________________________ 提出了原子结构的轨道模型,认
为______________________________________________________________________ 。
1926年,科学家又提出了原子结构的量子力学模型。
现在人们可以近似认为,多电子
原子中,核外电子是______________________ 排布的。
2.由课本给出的H、He、0、Ne、Mg原子的核外电子排布示意图,你能归纳出哪些核外电子排布的规律?
3.稀有气体的原子结构很稳定,与此相关的核外电子排布特点是______________
Mg和O的原子结构___________ (是,否)稳定,若不稳定,它们反应时容易发生的变化及结
果分别是Mg原子易____________ 而形成 ___________ ;O原子易____________ 而形成_________ 。
4•活泼金属与活泼非金属反应时,所形成的化合物中化合价的正负及数值与它们在反应过程中电子的得失及数目有何关系?_________________________________________________________________ ,而这些原子在反应中电子得失的数目与它们的最外层电子数有何关系________________________________ 。
试写出氯化镁、氧化铝的化学式:
[例题解析]
例1.在1911年前后,物理学家卢瑟福把一束运动的a粒子(质量数为4的带2个单
位正电荷的质子粒),射向一片极薄的金箔。
他惊奇地发现,过去一直认为原子是“实心球”而由这种“实心球”紧密排列而成的金箔,竟能让大多数a粒子畅通无阻地通过,
就像金箔不在那儿似的。
但也有极少数的a粒子发生偏转,或被笔直地弹回。
根据以上实
验现象能得出关于金箔中Au原子结构的一些结论。
试写出其中的三点:
(1) (2)
(3)
解析:早在道尔顿时代,人们认为原子是个实心球。
卢瑟福通过这个实验,发现大多
数a-粒子畅通无阻地通过由这种“实心球”紧密排列而成的金箔,这说明原子并不是无法穿越的实心球,而是有隙可乘的。
“也有极少数的a■粒子发生偏转,或被笔直地弹回”,由
于a-粒子带正电荷,说明原子中阻挡a-粒子的微粒带正电荷,这个微粒就是原子核,
“ a-
粒子被笔直地弹回"说明Au原子核质量远大于a粒子。
例2.活泼金属钠、镁、铝可与活泼非金属氟、氧形成氟化物NaF、MgF2、AIF3和氧
化物Na?。
、MgO、Al 2O3。
钠、镁、铝、氟、氧的原子核外电子分层排布的示意图如下图所示。
请说明下述过程中原子核外最外层电子的变化情况。
Na+F T NaF Mg+2F T MgF 2
2Na+O T Na2O 2AI+3O T Al 2O3
解析:活泼非金属和活泼金属化合时,通常活泼金属原子失去最外层电子,活泼非金
属原子得到电子使其最外层达到8电子稳定结构。
当活泼金属Na、Mg、Al原子与活泼非金属原子化合时,分别失去1、2、3个最外层电子而形成Na+、Mg2+、Al3+,当活泼非金属F、O原子与活泼金属原子化合时,分别得到1、2个电子形成F、O2-。
[基础训练]
1•下列四位科学家都对原子结构的认识起到过重要的推动作用,其中首先提出原子核外的电子在一定轨道上运动的是()
A.汤姆生
B.道尔顿
C.玻尔
D.卢瑟福
2•已知最外层电子数相等的元素原子具有相似的化学性质。
下列原子中,与氧元素原子的化学性质相似的是()
A. Ne
B. Mg
C. S
D. C
3.1911年,英国物理学家卢瑟福首先提出了带核的原子结构模型,他的学说与现代原子结
构学说的相同点是 ______________________________ ,不同点是___________________________ 。
4.在所给元素符号的下方,画出该元素的原子结构示意图:
H He
Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
Li Be B
5.______________________________ 在化学反应中,原子核__________________ 变化,原子的最外层电子数__________________________ 变化。
活泼金属
与活泼非金属发生反应时,活泼金属容易_________________ 电子而显 __________ 价,活泼非金属
容易 _______ 电子而显________ 价。
试用原子结构示意图表示出钠原子与氟原子化合成氟
化钠的形成示意图:。