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无机及分析化学之物质结构基础PPT课件

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无机及分析化学：第七章物质结构基础

无机及分析化学：第七章物质结构基础

波动性：光的干涉、衍射现象等实验支持光的波动性；
粒子性：光压、光电效应等实验则支持光的粒子性；
通过爱因斯坦的质能关系式：
E = mc2 及 c =
有
mc = E/c = h /c
p = h /
式中：m为光子的运动质量， E = h；
h为普朗克常量： 6.626 1034Js；
c为光速：2.998108ms–1；p为光子的动量。
卡文迪许实验室 9
量子力学的创始人
1900年给出了黑体辐射能量 曲线公式
我并不期望发现新
马克斯•普朗克
大19陆00，年只12希月望14理日解解释了该公式，引入了能量量子1假85说8年普－朗1克94指7年出
已，经为存了在推的导物出理这学一定律，必须假设在光波的发射德和国吸物收理过学程家中，
基物础体，的或能许量能变将化其是不连续的，或者说，物体通过经分历立一的战跳、跃二非战连
到另一种定态的过程以电磁波的形式吸收或放出能量(h)。
辐射能的大小取决于两定态间的能量差：
E=E2E1= h
玻尔还求得氢原子基态电子的离核距离r =52.9 pm，即玻尔 半径。
21
玻尔理论成功地解释了氢原子光谱：
基态氢原子的电子在高压电激下获得能量跃迁到高能量的激
发态，由于激发态能量高不稳定，电子会从高能量激发态跃迁回
低能量轨道并以光的形式释放出能量。
释放的能量：
E= E高 E低= h
如氢原子从n = 3 n = 2：
E3= 2.1791018J(1/n2)= 2.1791018 J(1/32)= 0.242 1018 J E2= 2.1791018J(1/n2)= 2.1791018 J(1/22)= 0.545 1018 J

无机及分析化学课件

无机及分析化学课件

酸碱反应
酸碱反应是指酸和碱之间的中和 反应，生成盐和水。
沉淀反应
沉淀反应是指溶液中的离子结合 成难溶于水的沉淀，从溶液中析 出的过程。
氧化还原反应
氧化数的概念
氧化数是表示原子或分子氧化态的数 值，用于表示原子或分子在氧化还原 反应中的得失电子数。
氧化还原反应的概念
氧化还原反应是指电子转移的反应， 其中氧化剂获得电子，还原剂失去电 子。
气体为参考态。
化学反应的动力学原理
1 2
反应速率的概念
反应速率是描述化学反应快慢的物理量，单位为 摩尔每升每秒（mol/L·s）。
反应速率方程
反应速率与反应物浓度的关系可以用反应速率方 程来表示。
3
活化能的概念
活化能是表示化学反应速率快慢的物理量，单位 为焦耳每摩尔（J/mol）。
酸碱反应与沉淀反应
04 无机化合物的分类与性质
金属元素及其化合物
金属元素概述
金属元素是具有金属光泽、导电、导热性能良好 的元素，通常在周期表中占据一定的位置。
金属单质
金属单质具有金属键合，表现出良好的导电、导 热和延展性。
金属化合物
金属化合物种类繁多，包括氧化物、硫化物、卤 化物等，具有独特的物理和化学性质。
非金属元素及其化合物
杂化合物。
配合物的结构
02
配合物的结构通常由中心原子或离子和配位体组成，配位体通
过配位键与中心原子或离子结合。
簇合物的结构
03
簇合物是由多个原子或离子通过共价键结合形成的复杂化合物，
具有独特的结构和性质。
05 分析化学简介
分析化学的定义与任务
总结词
分析化学是一门研究物质组成、结构和性质的学科，其任务是通过实验手段获 取物质的化学信息。

无机及分析化学课件(第四版)第一章

无机及分析化学课件(第四版)第一章
总结词
根据不同的分类标准，分析化学可以分为多种类型。按分析对象可以分为无机分析和有机分析，这是根据被测物质中是否含有碳元素来划分的。按分析方式可以分为化学分析和仪器分析，前者依赖于化学反应进行定量或定性分析，后者则利用各种精密仪器对物质进行测量。另外，根据待测组分的含量，分析化学可分为常量分析、微量分析和痕量分析。
分子结构
分子由原子通过化学键连接而成，分子的几何构型和成键方式决定了分子的性质。常见的分子结构有共价键、离子键和金属键。
晶体结构
晶体是由原子或分子在空间周期性排列形成的固体，晶体的性质与原子或分子的排列方式密切相关。晶体分为金属晶体、离子晶体、共价晶体和分子晶体等。
分子结构和晶体结构
酸和碱之间的反应称为酸碱反应，反应中质子转移是酸碱反应的本质。酸和碱的相对强弱可以通过电离常数来衡量。
实验数据处理和误差分析
实验安全
01
实验安全是实验过程中的首要问题，需要遵守实验室安全规定，正确使用实验器材和防护用品。
环境保护
02
环境保护是每个实验者应尽的责任，需要合理处理实验废弃物，减少对环境的污染。
实验安全和环境保护的实验实例
03
通过具体的实验实例，如实验室安全规定、废液处理等，来掌握实验安全和环境保护的方法。
04
无机及分析化学实验基础
1
2
3
掌握实验基本操作技术是进行无机及分析化学实验的基础，包括称量、加热、冷却、萃取、蒸发、结晶等操作。
实验基本操作技术
在进行实验基本操作时，需要注意安全、准确、快速、环保等原则，避免误差和事故的发生。
实验基本操作技术的注意事项
通过具体的实验实例，如硫酸铜晶体的制备、碘的萃取等，来掌握实验基本操作技术。

无机及分析化学最新课件第1-2章

无机及分析化学最新课件第1-2章
主量子数n-电子层
主量子数n是描述电子所属电子层离核远近的参数，取值为1,2,···,n等正整数，习惯上 用K,L,M,N,O,P,Q等字母来表示。
n=1,2,3,4,5,6,7 角量子数l-电子层 电子层=K,L,M,N,O,P,Q
角量子数l是描述电子云形状的参数，其取值受主量子数的制约，只能取0,1,2,3,···,(n1),对应地分别用s, p, d, f···等符号来表示。
(2) 共价键的特征
共价键的两个基本特征： 1.共价键具有饱和性；已成键的电子不能再与其他电子配对成键。 2.共价键具有方向性；原子轨道间的重叠只能沿着一定方向进行才能最大重叠。
(3) 共价键的类型
共价键一般分为σ键和π键两种类型： 1. σ键 成键时两原子沿着键轴方向，以“头碰头”的方式发生轨道重叠，形成的共
φB= VB/V
体积分数量纲为1，可以用小数或者百分数表示。
6. 摩尔分数 物质B的物质的量nB除以混合物的物质的量n称为物质B的摩尔分数，用xB表示。 溶液由溶质B和溶剂A组成，设溶质B的物质的量为nB，溶剂A物质的量为nA。则溶质B 的摩尔分数和溶剂A的摩尔分数分别为：
1. sp3杂化 原子在形成分子时，由1个ns轨道和3个np轨道之间进行杂化的过程称为sp3杂化。 2. sp2杂化 原子在形成分子时，由1个ns轨道和2个np轨道之间进行杂化的过程称为sp2杂化。
3. sp杂化 原子在形成分子时，由1个ns轨道和1个np轨道之间进行杂化的过程称为sp杂化。
第四节 分子间作用力和氢键
价键称为σ键 。 2. π键 成键时两原子的p轨道垂直于两核连线，以“肩并肩”的方式重叠，形成的
共价键称为π键 。
(4) 共价键的键参数 1. 键能 定义：在298.15K和100kPa下，断开1mol键所需要的能量，单位是kJ/mol。一般来说， 键能越大，表明键越牢固，分子越稳定。 2. 键长 分子中两成键原子核间的平衡距离称为键长。一般来说，成键原子的半径越小，成键 的电子对越多，其键长就越短，键能越大，共价键就越牢固。 3. 键角

无机及分析化学第一章 物质结构

无机及分析化学第一章 物质结构
但我们还必须认识到，放射性同位素产生的高能射线对动物、植物也能造成严重的危 害，管理使用不当会造成放射性污染，因此，必须合理地进行利用。
一、填空题
1.原子是由居于原子中心的带( ) 电的( )和核外带( ) 电的( ) 构成。 ) ，电离能逐渐 2.同一周期的主族元素，从左到右，原子半径逐渐( ( )。 ) ，电负性逐渐( )。 ) ，电离能逐渐( )。 ) ，电负性逐渐(
这三个中心的形成决非偶然的巧合，而是元素性质在生命中周期性变化的一种规律体现。
第二节 重要的生命元素
二、生命元素在周期表中的分布及其生物效应
1. s区生命元素 s区元素中的氢、 钠、钾、镁、钙与生命关系十分 密切。
氧、氮、硅、锗、锡、磷、硫、硼、 硒、氟、氯、溴、碘等元素与生命 关系十 分密切。
2.p区生命元素 p区元素中的碳、
第一节 原子结构和元素周期系
二、核外电子的运动状态
1.电子云
2.核外电子运动状态
（1）电子层 （2）电子亚层和电子云的形状
（4）电子的自旋
（3）电子云的伸展方向和原子轨道
3.核外电子的排布
（1）泡利不相容原理 （2）能量最低原理
（3）洪德规则
第一节 原子结构和元素周期系
三、元素周期系
1.元素周期表
60
235
给安全、保卫工作带来极大的方便。
在农业生产上可利用放射性同位素辐射进行辐射加工。例如，辐射育种就是利用放射性 同位素放出的射线照射生物体，使其正常代谢作用发生改变。通过遗传变异，选出新的优良 品种，使它们具有抗病、早熟、高产的优良品质。此外，用小剂量的射线照射种子或用放射 性物质的溶液拌种，可刺激生长发育使种子又快又好地发芽。用强辐射照射马铃薯、大蒜等， 可抵制种子、块根、块茎的生长发育机能，达到保鲜、储藏的作用。

无机及分析化学教学课件3物质结构基础(2)

无机及分析化学教学课件3物质结构基础(2)

旋相反的单电子配对成键；
如：
H
H
HF
O
NH
H
H
(2)共价键的方向性——决定分子的几何构型 根据最大重叠原理，在形成共价键时，原子间总
是尽可能的沿着原子轨道最大重叠的方向成键。电 子云重叠最大的方向即共价键的方向。
+ H
s轨道和px轨道的三种重叠情况
3.3.2 分子轨道理论
1、物质的磁性
物质的磁性是指它在磁场中表现出来的性质，可分为两大类： 顺磁性物质和反（抗）磁性物质。
1s 2s 2px 2py 2pz
O2分子磁矩应为0。
O O • •
•• ••
O O
但实验测定(O2)=2.83BM，即O2中n=2，有两个未成对电子。
VB理论无法解释。
1932年前后，莫立根、洪特、伦纳德-琼斯等先后提出了分子
轨道理论，该理论能很好解释O2分子的分子结构。
2、分子轨道理论
分子轨道理论简称MO法(molecular orbital theory)。 (1)基本观点：把分子看成一个整体(如同原子结构中把原子看成 一个整体)，通过分子中各原子互相对应(能量相近或相同)的原子 轨道(AO)重叠，组成若干分子轨道(MO)，然后电子依次填入MO 中，电子属整个分子所有。
（2）共价键的本质是原子轨道的重叠和共用电子对的形成，轨 道的重叠程度愈大，共价键愈稳定。共价键总是尽可能沿轨道 最大重叠的方向形成，即最大重叠原理。
3、共价键的两个基本特征
(1)共价键的饱和性——决定分子的共价键数目
指每个原子的成键总数或以单键相连的原子数目是
一定的。一个原子有n个未成对电子，则最多可与n个自
量子力学处理氢分子的结果从理论上解释了为什么电子配 对可以形成共价键。

无机及分析化学[全]ppt课件

无机及分析化学[全]ppt课件
47ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
反渗透膜孔径小至纳米级，在一定的压力下，H2O分子可以通过膜，水中的无机盐、重金属离子、 有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法通过膜，从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分
开来。
p
p >
淡水
盐水
48
反渗透法净化水
【例】海水在298K时的渗透压为1479kPa，采用反渗透法制取纯水，试确定用1000cm3的海水通 过只能使水透过的半透膜，提取100cm3的纯水，所需要的最小外加压力是多少?
溶液的凝固点Tf总是低于纯溶剂的凝固点Tf* 。 原因：溶液的蒸气压下降。
36
溶液的凝固点下降的原因：溶液的蒸气压下降。
溶剂 的凝 固点 下降 示意 图
pº (kPa)
p
0.6105
△p
纯水A'
B'溶液
A
B
△Tf
37
Tf Tf*(273K)
373K
T
小结：
溶液的沸点上升和凝固点下降的原因都是溶液的蒸气压下降。而溶液的蒸气压下降服 从拉乌尔定律，那么这两种特性也服从拉乌尔定律与溶液的质量摩尔浓度成正比： △Tb=Kb× b(B) △Tf=Kf× b(B)
38
1.3.1.4 溶液的渗透压
39
渗透作用产生的条件： •半透膜存在； •膜两侧溶液的浓度不相等。
40
半透膜的作用：只许溶剂分子通过，溶质分子不能通过。 初始：溶剂分子扩散速度 V纯水 > V糖水
渗透：溶剂分子通过半透膜自动单向扩散的过程称为渗透。当v纯水 = v糖水渗透停止。 糖水溶液增高的这部分水的静压力就是糖水溶液的渗透压。
10
1.1.9 质量分数

无机及分析化学 第一章 物质结构基础

无机及分析化学 第一章 物质结构基础

玻尔理论的成就
1.成功地解释了氢原子的线状光谱。
2.首先提出了电子运动能量的量子化概念。
Bohr理论的成功之处
Bohr’s model
● 解释了 H 及 He+、Li2+、B3+ 的原子光谱
波型
计算值 /nm 实验值 /nm
Hα
656.2 656.3
Hβ
Hγ
Hδ
410.1 410.2
486.1 434.0 486.1 434.1
微观粒子的波粒二象性
1924年法国科学家德布罗意(L.de Broglie) 提出了电子等实物也具有波 粒二象性的假设。
h/P =h/mv
此式称为德布罗意关系式。根据此 式，可算出电子波的波长。
电子衍射实验 证实了德布罗依的假设
1927年，美国物理学家戴维逊（Davissn,C.J.） 和盖末（Germer,L.H.)通过电子衍射实验证实了 德布罗意的假设。
轨道假设
4
3
2 1
3. 跃迁假设：在正常情况下，原子中的电子处于基态， 当电子受到激发时就可以从基态跳到激发态。激发 态的电子并不稳定，它会发生电磁辐射放出光子， 直接或逐步跳回基态，放出光子所具有的能量等于 两个轨道的能量差。即： hν=E初 – E未

4 3 2
跃迁假设
E4 E3 E2 1 E1
D(r)
氢原子1s电子：在
1s
原子核附近概率密度 最大，而在离核半径 52.9pm (Bohr半径) 的
r
球壳层中有最大概率。
52.9pm
波函数角度分布图
(以氢原子 2px轨道为例)
Y ( , )
3 sin cos 2

无机及分析化学-PPT课件精选全文

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溶液的浓度 0.02080 mol/L
四位有效数字
溶液的浓度 0.10 mol/L
二位有效数字
被测物含量 56.12％
四位有效数字
平衡常数 K＝1.8x10
二位有效数字
pH值(注) 12.08
二位有效数字
pH值
5.1
一位有效数字
注：
考虑pH值的有效数字时，因为pH值是氢离子浓度 的负对数，所以pH值的有效数字位数只考虑小数点后 数字个数，小数点前面的数字不是有效数字，因为它实 际上只反映了氢离子浓度的数量级。
化学是一门以实验为基础的科学：Chem-is-try
化学在21世纪焕发着新的青春
20世纪化学的标志性成果 1. 合成氨技术 2.三大合成高分子材料:塑料、橡胶、纤维。 3.药物的发明
化学发展的现状（ 21世纪）
化学和其他学科交叉,形成了许多新兴学科:
如地球化学、环境化学、化学生物学、药物化学等 化学已经成为生命、农业、医学、材料、环境等学科 的基础。
(±0.2)+(±0.0002)≈±0.2
所以计算结果的正确表示应为 36.5 。有效数字36.5 正好 与0.2的绝对误差相匹配。
(2)乘除法 例如，以下三个有效数字进行乘除法运算时 0.024×8.156 12.576 ＝0.015564885…… 因为每个数据的最后一位数字均为可疑数字，若最后一位有1
在有效数字中，数字“0”具有双重意义：(1)作为普通 数字使用，它是有效数字；(2)只起定位作用，它不是有效 数字。
例如，测得以下数据：
试剂的体积 12mL (量筒量取)
二位有效数字
试样的质量 0.6283g (分析天平称取) 四位有效数字
滴定液体积 23.58mL (滴定管读取) 四位有效数字

无机及分析化学课件

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动量 能量
E=hv P=h/λ h=6.626 ×10-34 J·s
任何运动物体都有波动性，宏观物体只是由 于质量太大而导致波长太短无法显示出来 ！
h h λ= = p mu
证实： 证实：电子衍射实验
1927年，Davisson和Germer实验： 年 实验： 和 实验 微粒波的强度反 映了粒子在该处出 现概率密度的大小
415nm 435nm 487nm
电子束
电子束
660nm
1 1 n = R( 2 ) 2 n1 n2 式中， 为常数 为常数， 必须是正整数且n 式中，R为常数，n1、n2必须是正整数且 1<n2
氢原子光谱示意图
氢原子光谱特征: 氢原子光谱特征 不连续的,线状的(可见区:4条)
线状光谱(连续) 带状光谱(连续) 线状光谱(连续)、带状光谱(连续)
（1）假设 ）
核外电子不能沿任意轨道运动，而只能在确 定半径和能量的轨道上运动； 正常情况下，原子中电子尽可能处在离核最 近的轨道上运动，此时能量最低 — 原子处 于基态（最低能级n1=1）。当原子受到辐射 获得能量后，电子可跃迁到离核较远的轨道 上 — 原子处于激发态（较高能级n2）； 电子在定轨道运动时既不吸收能量，也不辐 射能量 不同轨道的能量是不相同的，且不连续
重点
量子数的取值原则 波函数及电子云的空间图形 原子核外电子排布规律 能级组的概念 价键理论和杂化理论 简单分子的空间构型 Nhomakorabea难点
波函数概念、能级概念 原子轨道及电子云空间图形 杂化轨道理论及分子空间构型判断
§5.1 原子核外电子的运动状态
氢原子光谱和Bohr理论 一、氢原子光谱和 理论
氢放 电管 狭缝 棱镜
l=0, 1, 2… l≥︱m︱
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Rutherford “太阳-行星模型 ”的要点 ： 1. 所有原子都有一个核即原子核； 2. 核的 体积只占整个原子体积极小的一部分； 3. 原子的正电荷和绝大部分质量集中在核上 ； 4. 电子像行星绕着太阳那样绕核运动。
5
行星式原子模型面临的窘境 在对粒子散射实验结果的解释上, 新模型的成功 是显而易见的, 至少要点中的前三点是如此。
导致了人们 对波的深层次认 识，产生了讨论 波的微粒性概念 为基础的学科 量子力学
(quantum mechanics）。
7
电磁波的微粒性
电磁波是通过空间传播的能量。可见光只不过是电 磁波的一种 。
电磁波在有些情况下表现出连续波的性质，另一些情况下 则更像单个微粒的集合体，后一种性质叫作波的微粒性。
h / mv h / p
h 6.626 1034
著名的德布罗依关系式
14
微粒波动性的近代证据 —电子的波粒二象性
1927年，Davissson 和 Germer 应用 Ni 晶体 进行电子衍射实验，证实电子具有波动性。
K
DM

V
P
实验原理
灯光源 X射线管
电子源
(a)
(b)
15
波粒二象性是否只有微观物体才具有？ 微观粒子电子：
普朗克提出了当时物理学界一种全新的概念,
但它只涉及光作用于物体时能量的传递过程( 即吸收或释出)。
10
光电效应
1905年, 爱因斯坦(Einstein A)成功地将能量量子化概 念扩展到光本身,解释了光电效应(photoelectric effect) 。
11
爱因斯坦认为, 入射光本身的能量也按普朗克方 程量子化, 并将这一份份数值为1hv的能量叫光子 (photons), 一束光线就是一束光子流. 频率一定 的光子其能量都相同, 光的强弱只表明光子的多 少, 而与每个光子的能量无关。 爱因斯坦对光电效应的成功解释最终使光的微 粒性为人们所接受。
第4章 物质结构基础
4.1 原子结构的近代理论 4.2 核外电子运动状态 4.3 原子电子层结构和元素周期系 4.4 离子键 4.5 价键理论 4.6 杂化轨道理论 4.7 分子间作用力和氢键 4.8 晶体结构
1
本章重、难点
1.重点内容：四个量子数，核外电子排布， 周期性，共价键。
2.难点内容：波函数、原子轨道与电子云 角度分布图形，原子轨道与核外电子运动 状态的量子数，原子核外电子排布式，杂 化轨道理论。
对高速运动着的质量很小的微观物体，如核外电 子，就要考察其波动性。
电子波的应用——扫描电子显微镜 Scanning Electron Microscope
λ = 6.6 × 10-35 m
16
实物颗粒的质量、速度与波长的关系
实物
1V电压加速的电子
100V电压加速的电子 1000V电压加速的电
子 10000V电压加速的电
子 He原子（300K）
Xe原子（300K）
垒球
枪弹
质量m/kg 9.1×10-31 9.1×10-31 9.1×10-31 9.1×10-31 6.6×10-27 2.3×10-25 2.0×10-1 1.0×10-2
8
Plank 公式
1900年, 普朗克 (Plank M) 提出著名的普朗克方程： E = hv
式 中 的 h 叫 普 朗 克 常 量 (Planck constant), 其 值 为 6.626×10-34 J·s。
9
普朗克认为, 物体只能按hv的整数倍(例如1hv, 2hv, 3hv等)一份一份地吸收或释出光能, 而不可 能是0.5 hv, 1.6 hv, 2.3 hv等任何非整数倍。即所 谓的能量量子化概念。量子化是微观领域的重要 特征。
12
微粒的波动性
波动性的直接证据 — 光的衍射和绕射
灯光源
德布罗依1924 年说： “ 过去，对光过分强调波性而忽视它的粒性；现
在对电子是否存在另一种倾向，即过分强调它的粒 性而忽视它的波性。”
13
1927年, 德布罗意（de Broglie 1892-1987）在他的博 士论文中大胆地假定：所有的实物粒子都具有跟光 一样的波粒二象性，引起科学界的轰动。
根据当时的物理学概念, 带电微粒 在力场中运动时总要产生电磁辐射 并逐渐失去能量, 运动着的电子轨 道会越来越小, 最终将与原子核相 撞并导致原子毁灭。由于原子毁灭 的事实从未发生, 将经典物理学概 念推到前所未有的尴尬境地。
6
四、近代原子结构理论——氢原子光谱
波的微粒性
Plank 的量子论 Einstein 的光子学说 电子微粒性的实验
m 9.10 1031kg, v 106 ~ 107 m.s1
由

h mv



106 m s1, 107 m s1,
7.361010 m 7.36109 m
宏观物体子弹：
m = 1.0 ×10-2 kg, ν = 1.0 × 103 m ∙ s-1,
2
4.1 原子结构的近代理论 4.1.1 微观粒子的波粒二象性
原子结构理论的发展简史
一、古代希腊原子理论
德谟克利特(公元前) ：一切物质都由微粒组成， 这种微粒无限小，世上没有比它再小的东西， 因此它是不可再分。无数的原子在无限的空间 或“虚空”中运行；原子是永恒存在的，没有 起因,“不可分”，也看不见，相互间只有形状、 排列、位置和大小之区别。
速度v/(m.s-1) 5.9×105 5.9×106 1.9×107 5.9×107 1.4×103 2.4×102 30 1.0×103
波长λ/pm 1200 120 37 12 72 12
1.1×10-22 6.6×10-23
17
由于宏观物体的波长极短以致无法测量，所以宏 观物体的波长就难以察觉，主要表现为粒性，服 从经典力学的运动规律。只有像电子等质量极小 的微粒才具有与X射线数量级相近的波长,才符合 德布罗依公式。
3
二、道尔顿(J. Dolton) 的原子理论：
每一种化学元素有一种原子； 同种原子质量相同，不同种
原子质量不同； 原子不可再分; 一种原子不会转变为另一种
原子; 化Biblioteka 反应只是改变了原子的结合方式,使反应前的物质变 成反应后的物质
4
三、卢瑟福(E.Rutherford 的行星式原子模型