原子原子核一、電子的發(fā)現(xiàn)：（一）電子的發(fā)現(xiàn)：1、電子是怎樣發(fā)現(xiàn)的：湯姆生用測(cè)定粒子的荷質(zhì)比的方法發(fā)現(xiàn)了電子。2電子的發(fā)現(xiàn)對(duì)人類認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)的重要性。①電子的發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識(shí)到原子不是組成物質(zhì)的最小微粒，原子本身也具有結(jié)構(gòu)。②由于原子含有帶負(fù)電的電子，從物質(zhì)的電中性出發(fā)，推想到原子中還有帶正電的部分，這就提出了進(jìn)一步探索原子結(jié)構(gòu)、探索原子模型的問題。（二）湯姆生的原子模型（棗糕模型）湯姆生認(rèn)為，原子是一個(gè)球體，正電荷均勻地分布在整個(gè)球內(nèi)，電子像棗糕里的棗那樣鑲嵌在原子里面。湯姆生提出的原子模型能夠說明一些試驗(yàn)事實(shí)，但是沒過多久這一模型就被新的實(shí)驗(yàn)事實(shí)否定了。二、原子的核式結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)（一）原子核式結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)：1、什么叫散射實(shí)驗(yàn)？用各種粒子一一X射線、電子和a粒子轟擊很薄的物質(zhì)層，通過觀察這些粒子穿過物質(zhì)層后的偏轉(zhuǎn)情況，獲得原子結(jié)構(gòu)的信息，這種實(shí)驗(yàn)叫做散射實(shí)驗(yàn)。2a粒子散射裝置略3實(shí)驗(yàn)結(jié)果①“絕大多數(shù)”a粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進(jìn)②“少數(shù)”a粒子都發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，③并且“極少數(shù)”a粒子的偏轉(zhuǎn)超過了90°，有的甚至幾乎達(dá)到180°，像是被金箔彈了回來。4實(shí)驗(yàn)分析①電子不可能使a粒子發(fā)生大角度散射，a粒子跟電子碰撞過程中，兩者動(dòng)量的變化相等，由于a粒子的質(zhì)量是電子質(zhì)量的（倍，在碰撞前后，質(zhì)量大的a粒子速度幾乎不變，而質(zhì)量小的電子速度要發(fā)生改變，因此，a粒子與電子正碰時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)被反彈回來的現(xiàn)象。發(fā)生非對(duì)心碰撞時(shí)，a粒子也不會(huì)有大角度的偏轉(zhuǎn)，可見，電子使a粒子在速度的大小和方向上的改變都是十分微小的。②按照湯姆生的原子模型，正電荷在原子內(nèi)部均勻地分布，a粒子穿過原子時(shí)，由于粒子兩側(cè)正電荷對(duì)它的斥力有相當(dāng)大一部分互相抵消，使粒子偏轉(zhuǎn)的力也不會(huì)很大。粒子的大角度散射現(xiàn)象，說明湯姆生模型不符合原子結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況。③實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)極少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，甚至反彈回來，表明這些粒子在原子中的某個(gè)地方受到了質(zhì)量、電量均比它本身大得多的物體的作用。④絕大多數(shù)粒子在穿過金箔時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向沒有發(fā)生明顯的變化，這個(gè)現(xiàn)象表明了粒子在穿過金箔時(shí)，基本上沒有受到力的作用，說明原子中的絕大部分是空的，原子的質(zhì)量和電量都集中在體積很小的核上。（二）原子核的電荷和大小：、測(cè)知原子核的電荷：原子中的核外電子數(shù)核電核數(shù)原子序數(shù)。2意義：給元素排序提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)，元素的化學(xué)性質(zhì)歸根到底是由原子中的電子數(shù)決定的，從而是由原子核中的電荷數(shù)來決定的。3核的大?。涸又睆降臄?shù)量級(jí)（實(shí)際就是電子運(yùn)動(dòng)范圍的數(shù)量級(jí)）為，而原子核直徑的數(shù)量級(jí)為，兩者相差十萬倍！如果把原子比作直徑為百米左右的大球，那么原子核則只有毫米左右米粒大小。（三）盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型：在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間里繞著核旋轉(zhuǎn)。三、玻爾的原子理論（一）玻爾原子理論的主要內(nèi)容：、能級(jí)假設(shè)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然做加速運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量，這些狀態(tài)叫做定態(tài)。具有一定的能量，也叫能級(jí)。（能量指系統(tǒng)動(dòng)能和勢(shì)能的總和）2躍遷假設(shè)：原子從一種定態(tài)（設(shè)能量為）躍遷到另一種定態(tài)（設(shè)能量為）時(shí)，它輻射（或吸收）一定頻率的光子，光子的能量由兩種定態(tài)的能量差決定，即h3軌道假設(shè)：原子的不同能量狀態(tài)對(duì)應(yīng)于電子的不同運(yùn)行軌道，由于原子的能量狀態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的，即電子不能在任意半徑的軌道上運(yùn)行，這種現(xiàn)象叫做軌道的量子化。（二）氫原子的大小和能級(jí)：（玻爾理論對(duì)氫原子的應(yīng)用）1、能級(jí)：原子各個(gè)定態(tài)的能量值，叫做它的能級(jí)。在正常情況下，原子處于最低能級(jí)，這時(shí)電子在離核最近的軌道上運(yùn)動(dòng)，這種定態(tài)叫做基態(tài)。電子在離核較遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動(dòng)處于高能級(jí)狀態(tài)，這種定態(tài)叫激發(fā)態(tài)。2、電子的軌道半徑公式（可能）：=n2n1能量公式（可能）：n=1n=1,2,3式中代表第一條（即離核最近的一條）可能軌道的半徑。1代表電子在第一條（即離核最近的一條）可能軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量。1n是量子數(shù)。1=0.53X10101=13.爐0，電子的動(dòng)能等于電勢(shì)能絕對(duì)值的一半四、天然放射現(xiàn)象物質(zhì)發(fā)射射線的性質(zhì)叫做放射性，具有放射性的元素叫做放射性元素。能自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象叫做天然放射現(xiàn)象。1、三種射線的本質(zhì)和特性：名稱本質(zhì)速度貫穿本領(lǐng)電離作用射線e粒子流最小最強(qiáng)，射線e電子流接近于很大較弱射線電磁波等于最大最弱注意：①當(dāng)放射性物質(zhì)連續(xù)發(fā)生衰變時(shí)，各種原子核中有的放射射線，有的放射射線，同時(shí)伴隨射線，這時(shí)在放射性中就會(huì)同時(shí)有、、三種射線。②、、粒子都是從原子核里放射出來的，但不能認(rèn)為這三種粒子就是原子核的組成部分。2、放射性元素的衰變①衰變：原子核由于放出某種粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓性雍说乃プ?。②根?jù)衰變時(shí)放出的粒子不同可分為：例如:衰變:例如:衰變：f例如：衰變：?jiǎn)我坏乃プ儾⒉划a(chǎn)生新原子核，一般衰變總是伴隨、衰變產(chǎn)生，在發(fā)生、衰變時(shí)產(chǎn)生的新核若具有過多的能量就會(huì)輻射出光子。3半衰期：（）半衰期：描述放射性元素衰變快慢的物理量，是放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時(shí)間。設(shè)某放射性物質(zhì)衰變前的原子核數(shù)目為、質(zhì)量為，其半衰期為，則經(jīng)過時(shí)間后，剩余量為衰變量為]半衰期是放射性元素穩(wěn)定性的標(biāo)志，元素的半衰期越長(zhǎng)越穩(wěn)定。半衰期是放射性元素的固有屬性，取決于原子核內(nèi)部本身的因素，而與它所處的物理狀態(tài)和化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。半衰期是一種統(tǒng)計(jì)規(guī)律，是大量放射性原子核所遵循的必然規(guī)律，至于個(gè)別原子核在什么時(shí)候衰變，完全具有偶然性。五、原子核的人工轉(zhuǎn)變用人工的方法使原子核發(fā)生變化叫做原子核的人工轉(zhuǎn)變1質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)：其核反應(yīng)方程是：e2中子的發(fā)現(xiàn)：其核反應(yīng)方程是：e原子核是由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子，原子核的質(zhì)量數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)。六、放射性同位素及其應(yīng)用用中子、質(zhì)子、氚核、粒子或光子轟擊原子核都可制取放射性同位素，氚核裂變的產(chǎn)物也有放射性同位素。例：用粒子轟擊鋁7得到的磷具有放射性放出正電子放射性同位素的應(yīng)用主要分兩類：利用它的放射線；做為示蹤原子。七、原子核的結(jié)合能1核力：在原子核內(nèi)，把各種核子緊緊地拉在一起的力叫核力，不是萬有引力，不是電磁力。核力的特性有：核力比電磁力強(qiáng)多倍；核力是短程力，只有距離接近到-米的數(shù)量級(jí)時(shí)才發(fā)生作用；每個(gè)核子只跟它相鄰的核子間有核力的作用，而不是跟原子中所有的核子有核力的作用。、結(jié)合能：核子結(jié)合成原子核時(shí)放出的能量或原子核分解為核子時(shí)吸收的能量，都叫原子核的結(jié)合能，其單位用兆電子伏。3質(zhì)能方程：愛因斯坦從相對(duì)論得出質(zhì)量和能量的關(guān)系：E=mcE：物體的能量，m：物體的質(zhì)量，：光在真空中的速度。4質(zhì)量虧損：把組成原子核的核子的質(zhì)量與原子核的質(zhì)量之差叫做核的質(zhì)量虧損：△E=△m?c若用表示原子質(zhì)量單位：則即個(gè)原子質(zhì)量單位所對(duì)應(yīng)的能量是兆電子伏，即=.、平均結(jié)合能：用核的結(jié)合能除以核子數(shù)，就得到每個(gè)核子的平均結(jié)合能。核子的平均結(jié)合能的大小能夠反映核的穩(wěn)定程度，平均結(jié)合能越大，原子核就越難分開。質(zhì)量數(shù)較小的輕核和質(zhì)量數(shù)較大的重核，核子的平均結(jié)合能都比較小，中等質(zhì)量數(shù)的原子核，核子的平均結(jié)合能較大。因此，重核分裂成中等質(zhì)量的核（重核裂變）或輕核結(jié)合成中等質(zhì)量的核（輕核聚變）的過程中都要釋放出一部分核能來。八、重核的裂變：、鈾核的裂變：重核的核子平均結(jié)合能小于中等質(zhì)量的核子的平均結(jié)合能，因此重核分裂成中等質(zhì)量的核（叫裂變）時(shí)，會(huì)有一部分結(jié)合能放出來。這種由核結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而放出的能叫做核能，也叫原子能。鈾核裂變的方程：、鏈?zhǔn)椒磻?yīng):九、輕核的聚變：1聚變：輕核的結(jié)合能更小，某些輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核（叫聚變）時(shí)，能釋放出更多的結(jié)合能。例：HHfHH-2H22HHfH2輕核聚變時(shí)每個(gè)核子放出的能量比重核裂變時(shí)所釋放的能還要大幾倍。要使輕核接近到-，由于原子核都是帶正電的，這樣就必須克服電荷之間很大的斥力作用，這就要使核具有很大的動(dòng)能，必須把它們加熱到很高的溫度（幾百萬度以上的溫度），因此聚變反應(yīng)也叫熱核反應(yīng)。與重核裂變相比，輕核的聚變有以下特點(diǎn)：原料豐富（僅海水中的氘，就足夠全世界用一千億年）；釋放能量多（就每一個(gè)核子平均來說，比裂變反應(yīng)要大好幾倍）；對(duì)環(huán)境的污染小。2、可控?zé)岷朔磻?yīng)典型例題分析例、某原子核經(jīng)過次衰變，次衰變后變成原子核，則TOC\o"1-5"\h\z（）核的質(zhì)量數(shù)比核的質(zhì)量數(shù)多;（2）核的質(zhì)子數(shù)比核的質(zhì)子數(shù)多;（）核的中子數(shù)比核的中子數(shù)多^解析：核發(fā)生次衰變，則質(zhì)量數(shù)減少個(gè)，質(zhì)子數(shù)減少2個(gè)，中子數(shù)減少2個(gè)。之后，在發(fā)生次衰變的過程中，質(zhì)量數(shù)不變，有個(gè)中子放出電子而變成質(zhì)子（

)，故質(zhì)子數(shù)增加個(gè)，中子又減少個(gè)。所以，此題的答案為：(1)p(2)2-()2例2、靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的核俘獲一個(gè)速度0=7.7X10的中子而發(fā)生核反應(yīng)：一若已知的速度=2.0X10其方向與反應(yīng)前中子速度方向相同，求：2(1)核的速度大??；(2)設(shè)和的速度方向與磁場(chǎng)方向垂直，試在圖中畫出兩粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡，并求出軌道半徑之比；()當(dāng)轉(zhuǎn)周時(shí)，轉(zhuǎn)幾圈。解析：(1)中子撞擊鋰核生成氘核和氦核過程中動(dòng)量守恒：=001122可解得：=0.1X10

可解得：=0.1X10

1和r

12軌跡如圖所示：()周期之比為：T=212，負(fù)號(hào)表示氘核的速度方向與0方向相反。在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌道半徑之比為因此，如果不考慮兩核間的庫侖力影響，那么當(dāng)轉(zhuǎn)周時(shí)，轉(zhuǎn)因此，如果不考慮兩核間的庫侖力影響，那么當(dāng)轉(zhuǎn)周時(shí)，轉(zhuǎn)2圈。鞏固練習(xí)1.盧瑟福a粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果()證明了質(zhì)子的存在()證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的()說明原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個(gè)很小的核上()說明原子中的電子只能在某些不連續(xù)的軌道上運(yùn)動(dòng)

.根據(jù)盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型，下列說法正確的是：()原子中的正電荷均勻分布在整個(gè)原子范圍內(nèi)()原子中的質(zhì)量均勻分布在整個(gè)原子范圍內(nèi)()原子中的正電荷和質(zhì)量都均勻分布在整個(gè)原子范圍內(nèi)()原子中的正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在很小的區(qū)域范圍內(nèi)3在盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是(l原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上(l正電荷在原子中是均勻分布的(l原子中存在著帶負(fù)電的電子(l原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中.根據(jù)玻爾理論，氫原子的電子由外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道后(l原子的能量增加，電子的動(dòng)能減少(l原子的能量增加，電子的動(dòng)能增加(l原子的能量減少，電子的動(dòng)能減少(l原子的能量減少，電子的動(dòng)能增加、靜止的鐳核發(fā)生衰變產(chǎn)生氡核，如果衰變過程中放出的能量都以粒子和氡核的動(dòng)能的形式釋放出來，那么粒的動(dòng)能與氡核動(dòng)能之比應(yīng)是(l①重核減少Y經(jīng)過若干次衰變和衰變，變成，上述過程中:個(gè)質(zhì)子②重核減少①重核減少Y經(jīng)過若干次衰變和衰變，變成，上述過程中:個(gè)質(zhì)子②重核減少Y個(gè)中子③經(jīng)過Y次衰變和次衰變、①②和③其中正確的是l、①②和③、只有①和②、只有①和③、只有②和③、只有①和③、只有②和③、下列核反應(yīng)方程中，平衡的是()粒子一

中子氚核中子氚核答案:測(cè)試選擇題1盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)說明了下列哪些情況（）A原子內(nèi)的正電荷全部集中在原子核里B原子內(nèi)的正電荷均勻分布在它的全部體積上c原子內(nèi)的正負(fù)電荷是一對(duì)一整齊排列的D原子內(nèi)幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里2根據(jù)玻爾的原子模型，原子中電子繞核運(yùn)轉(zhuǎn)的半徑（）、可以取任意值、可以在某一范圍內(nèi)取任意值、可以取一系列不連續(xù)的任意值、是一系列不連續(xù)的特定值3氫原子核外電子由離核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道上時(shí)（）、要吸收光子，電子的動(dòng)能、電勢(shì)能都增加、要吸收光子，電子的動(dòng)能增加，電勢(shì)能減少、要放出光子，電子的動(dòng)能增加，電勢(shì)能減小、要放出光子，電子的動(dòng)能、電勢(shì)能都減小、根據(jù)玻爾理論，氫原子核外電子在和的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí),其運(yùn)動(dòng)的（）、軌道半徑之比為、動(dòng)能之比為、速度大小之比為、周期之比為、靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的某放射性元素的原子核，當(dāng)它放出一個(gè)粒子后，其速度方向與磁場(chǎng)方向垂直，測(cè)得粒子和反沖軌道半徑之比為，如圖所示，貝u（）A粒子與反沖粒子的動(dòng)量大上相等，方向相反、原來放射性元素的原子核電荷數(shù)為、反沖核的核電荷數(shù)為粒子和反沖粒的速度之比為答案與解析答案:答案:解析：盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)中，少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，這是原子中帶正電部分作用的結(jié)果。由于大角度偏轉(zhuǎn)的粒子數(shù)極少，說明原子中絕大部分是空的，帶正電部分的體積很小，帶負(fù)電的電子繞核運(yùn)動(dòng)的向心力即是原子核對(duì)它的引力，而電子質(zhì)量極小，故原子核集中了原子全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量，上述選項(xiàng)中、正確。2答案：解析：按玻爾的原子理論：原子的能量狀態(tài)對(duì)應(yīng)著電子不同的運(yùn)動(dòng)軌道，由于原子的能量狀態(tài)是不連續(xù)的，則其核外電子的可能軌道是分立的，且是特定的，故上述選項(xiàng)D正確。3答案：解析：氫原子核外電子由離核較遠(yuǎn)的軌道向離核較近的軌道躍遷時(shí)，原子的能量要減小，故應(yīng)向外以光子形式輻射能量。又因電子的動(dòng)能與其軌道半徑關(guān)系為：由得，故軌道半徑減小，電子的動(dòng)能增大。關(guān)于電勢(shì)能的變化可以從兩種途徑分析：一是從做功的角度分析，電子從離核較遠(yuǎn)的軌道向離核較近的軌道躍遷，核對(duì)電子的庫侖引力做正功，故電勢(shì)能減小，二是從原子能量變化的角度分析，原子的能量等于電子的動(dòng)能和電子與原子核組成的系統(tǒng)的電勢(shì)能之和，電子從離核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道后，原子的能量減小，但電子的動(dòng)能增加，故電勢(shì)能要減小。答案：答案:解析：玻爾的原子理論表明：氫原子核外電子繞核作勻速圓周，其向心力由原子核對(duì)它的庫侖引力來提供。由：得：電子在某條軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，電子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能：電子運(yùn)動(dòng)的速度：得電子繞核作圓周運(yùn)動(dòng)的周期，上述選項(xiàng)A、正確。5答案：、、解析：微粒之間相互作用的過程中遵守動(dòng)量守恒，由于初始總動(dòng)量為零，則末動(dòng)量也為零，即：粒子和反沖核的動(dòng)量大小相等，方向相反。由于釋放的粒子和反沖核均在垂直于磁場(chǎng)的平面內(nèi)且在洛侖茲力作用下作圓周運(yùn)動(dòng)。TOC\o"1-5"\h\z由得若原來放射性元素的核電荷數(shù)為Q則對(duì)粒子：；對(duì)反沖核：，由于，得，得它們的速度大小與質(zhì)量成反比，故錯(cuò)誤，上述選項(xiàng)正確的為、、。高考真題在盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)中有少數(shù)粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)其原因是原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上正電荷在原子中是均勻分布的原子中存在著帶負(fù)電的電子原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中解析:盧瑟福的粒子散射實(shí)驗(yàn)中，少數(shù)粒子發(fā)生了大角度