人们对原子结构的认识

一、原子结构模型的演变历史年代原子结构模型的名称主要理论依据或技术原子结构模型的主要论点公元前5世纪古希腊哲学家德谟克利的古代原子说原子是构成物质的微粒，万物都是由间断的、不可分割的微粒——原子构成的，原子的结合和分离是万物变化的根本原因19世纪初英国科学家道尔顿的近代原子学说参考元素化合时具有确定的质量比的关系①物质由原子构成；②原子不能被创造，也不能被毁灭；③原子在化学变化中不可再分割，它们在化学变化中保持本性不变19世纪末20世纪初汤姆生的“葡萄干面包式”原子结构模型①原子中存在电子，电子的质量为氢原子质量的；②原子中平均分布着带正电荷的微粒，这些微粒之间镶嵌着许多电子1911年英国物理学家卢瑟福的带核原子结构模型参考α粒子的散射现象①原子由原子核和核外电子组成，原子核带正电荷，位于原子中心，电子带负电荷，在原子核周围做高速运动；②电子的运动形态就像行星绕太阳运转一样1913年丹麦物理学家玻尔的原子轨道模型运用量子论观点研究氢原子光谱①原子核外电子在一系列稳定的轨道上运动，每个轨道都具有一个确定的能量值；②电子在这些轨道上运动时，既不放出能量，也不吸收能量20世纪初现代量子力学原子结构模型(电子云模型)微观世界的波粒二象性①原子是由原子核和核外电子构成的；②电子运动不遵循经典力学的原理；③对于多电子原子，电子在核外一定空间近似于分层排布二、原子结构与元素的性质1．原子的核外电子排布(1)自从道尔顿提出原子论后，人们相继发现了、和等，对原子结构的认识更加深刻。

现在人们已经知道，原子是由和构成的，对于原子，可以近似认为电子在原子核外是分层排布的。

例如，(2)核外电子排布的表示方法——结构示意图人们常用原子结构示意图表示原子的核外电子排布，如氧原子的结构示意图为，钠原子的结构示意图为。

2．元素的化学性质与原子核外电子排布的关系(1)稀有气体元素原子最外层电子数为8(氦为2)，是稳定结构，不易得失电子，因此化学性质稳定，一般不跟其他物质发生化学反应。

回顾历史：人们对原子结构的认识过程科学研究工作的一种重要方法—-假说与模型1、公元前5世纪，我国墨翟认为构成物质的微粒为“端”，意指不能再分的质点；战国时《庄子·天下篇》一书中提出：物质无限可分的思想。

公元前4世纪，希腊哲学家德谟克利特等人认为：万物是由大量的不可分割的微粒构成的，即原子；而且原子有不同的形态。

2、19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子学说。

道尔顿原子模型：原子是构成物质的基本粒子，它非常小，不可再分，内部没有任何结构，就像一个小球一样。

实心球模型道尔顿提出原子模型虽然多半处于想象，但也有符合科学研究基本原则的地方，所以是合理的想象。

3、1897年，英国科学家汤生逊发现了电子。

汤姆生的原子模型：原子由带正电荷的主体和带负电荷的电子组成，电子像镶嵌在蛋糕中的葡萄干那样处于正电荷的“海洋”中。

这个模型中电子与正电荷的分布是处于想象的，因为没有实验证明。

浸入模型（枣糕模型）4、1911年，卢瑟福提出原子模型：原子由带正电的原子核和带负电的电子构成，在原子的中心有一个很小的核，原子核集中了原子的绝大多数质量和全部的正电荷，电子在核外空间绕着核旋转。

卢瑟福原子行星模型5.玻尔的原子壳型结构：电子依据能量不同，在原子核外不同区域（电子层）运动。

玻尔原子壳型结构6.奥地利物理学家薛定谔提出电子云模型（几率说）：电子云是近代对电子用统计的方法，在核外空间分布方式的形象描绘，我们不能预言电子在某一时刻究竟出现在核外空间的哪个地方，只能知道它在某处出现的机会有多少，即几率密度大小，用小白点的疏密来表示。

小白点密处表示电子出现的几率密度大，小白点疏处几率密度小，看上去好像一片带负电的云状物笼罩在原子核周围，因此叫电子云。

薛定谔电子云模型。

《人类对原子结构的认识》知识清单一、引言原子，这个构成物质世界的基本单元，一直以来都是科学家们探索的焦点。

人类对原子结构的认识经历了漫长而曲折的过程，每一次的突破都推动了科学的巨大进步。

二、早期的原子概念在古代，哲学家们就对物质的本质进行了思考。

古希腊哲学家德谟克利特提出了“原子”的概念，他认为原子是不可分割的、坚实的、微小的粒子，它们在虚空中运动，构成了万物。

然而，这种早期的原子观念仅仅是基于哲学的思辨，缺乏科学的实验证据。

三、近代原子论的发展1、道尔顿的原子学说到了 19 世纪初，英国科学家约翰·道尔顿提出了近代原子学说。

他认为：元素是由不可再分的原子组成的；同种元素的原子性质和质量都相同，不同元素的原子性质和质量不同；原子在化学变化中不可再分。

道尔顿的原子学说为化学的发展奠定了基础，但他的理论仍然存在一些局限性，比如他没有认识到原子内部的结构。

2、汤姆孙的“葡萄干布丁”模型19 世纪末，英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆孙发现了电子。

他提出了原子的“葡萄干布丁”模型，认为原子是一个带正电的球体，电子像葡萄干一样镶嵌在其中。

这个模型虽然解释了原子的电中性，但无法解释一些实验现象。

四、卢瑟福的原子核式结构模型1、实验基础1911 年，卢瑟福进行了著名的α粒子散射实验。

他用一束带正电的α粒子轰击金箔，发现大部分α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了较大角度的偏转，甚至有极少数α粒子被反弹回来。

2、模型提出基于实验结果，卢瑟福提出了原子核式结构模型。

他认为原子的中心有一个很小的原子核，原子核带正电，几乎集中了原子的全部质量；电子在原子核外绕核高速运动。

五、玻尔的原子模型1、经典理论的困境卢瑟福的模型虽然能够解释α粒子散射实验，但无法解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征。

按照经典电磁理论，电子绕核运动时会不断辐射能量，最终会坠入原子核，但实际情况并非如此。

人类对原子结构的认识——原子结构模型的演变人类对原子结构的认识是一个逐步演变的过程。

从古希腊时期开始，人们对原子的概念就存在一定的认识，但是直到近代才逐渐了解原子的真正本质和结构。

本文将从古希腊时期的原子概念开始，主要介绍原子结构模型的演变过程，包括汤姆逊模型、卢瑟福模型和波尔模型，直到现代的量子力学模型。

古希腊时期，由于实验条件的限制，人们对原子的概念还比较朦胧。

古代哲学家德谟克利特首次提出“原子”的概念，原子是构成世界万物的最基本单位，它们具有不可分割的性质。

然而，这仅仅是一种哲学上的假设，没有经过科学实验的验证。

到了19世纪末，随着科学实验技术的进步，科学家对原子的理解逐渐深入。

在这个时期，英国科学家约翰·道尔顿提出了道尔顿原子论。

他认为，所有物质都是由不可分割的小颗粒（道尔顿原子）构成的，每种物质由不同类型的原子组成。

这个理论为解释化学反应和元素周期性表提供了重要的基础。

然而，到了20世纪初，科学家们发现了一些无法用道尔顿原子论解释的实验现象。

1904年，英国物理学家汤姆逊提出了汤姆逊模型，也被称为“葡萄干糕布模型”。

他认为，原子是一个正电荷球体，而电子则均匀地分布在球体内部，就像葡萄干糕布一样。

这个模型解释了电子的存在和负电荷，但没有考虑到原子中的正电荷分布。

1909年，英国物理学家卢瑟福进行了著名的金箔散射实验，这个实验改变了人们对原子结构的认识。

实验结果表明，大部分α粒子通过金箔而无明显偏转，但一小部分α粒子发生了大角度的散射。

基于这个实验结果，卢瑟福提出了卢瑟福模型，也被称为“太阳系模型”。

他认为，原子是由一个小而密集的带正电荷的核心，以及围绕核心运动的电子组成。

这个模型解释了实验结果，卢瑟福还通过核和电子的质量和电荷比计算出了核的大小。

然而，卢瑟福模型仍然存在一些问题。

根据经典电磁理论，一个加速的电子应该会辐射能量并从核中坠落，但事实上我们并没有看到这种现象。

为了解决这个问题，1913年，丹麦物理学家尼尔斯·波尔提出了波尔模型。

人类对原子结构的认识经历了一个漫长而曲折的历程。

从古希腊哲学家德谟克里特提出的“原子论”到现代量子力学的发展，人类对原子结构的认识不断深化和完善。

公元前5世纪，古希腊哲学家德谟克里特提出了“原子论”，认为宇宙万物都是由不可再分的、永恒的、微小的原子组成的。

这一理论为后来的原子结构研究奠定了基础。

然而，由于当时的科学技术水平有限，人们对原子结构的认识仅停留在宏观层面，无法揭示原子内部的奥秘。

19世纪初，英国科学家约翰·道尔顿提出了“道尔顿原子模型”，将原子划分为带正电荷的质子和带负电荷的电子，这是人类对原子结构认识的第一次重大突破。

随后，奥地利物理学家欧文·朗缪尔提出了“朗缪尔原子模型”，引入了原子核的概念，进一步揭示了原子内部结构的复杂性。

20世纪初，丹麦物理学家尼尔斯·玻尔提出了“玻尔原子模型”，将电子围绕原子核的运动分为不同的能级，解释了氢光谱现象。

这一模型被认为是量子力学的雏形，为后来的原子结构研究奠定了基础。

1927年，美国物理学家埃尔温·薛定谔提出了“薛定谔方程”，奠定了量子力学的基础。

薛定谔方程描述了微观粒子（如电子）在特定势场中的运动规律，为揭示原子内部结构提供了理论依据。

在此基础上，德国物理学家沃纳·海森堡、马克斯·玻恩等人提出了著名的“不确定性原理”，揭示了微观世界的非确定性特征。

随着科学技术的不断发展，人类对原子结构的认识也在不断深入。

20世纪中叶，美国物理学家罗伯特·塞格瑞等人提出了“塞格瑞模型”，将原子核分为质子和中子，解释了原子核的稳定性问题。

此外，科学家们还发现了反物质、超重元素等新的物质形态，丰富了人类对原子结构的认识。

总之，人类对原子结构的认识经历了一个漫长而曲折的历程。

从古希腊哲学家德谟克里特的“原子论”到现代量子力学的发展，人类对原子结构的认识不断深化和完善。

在未来，随着科学技术的进一步发展，人类对原子结构的认识必将更加深入，为人类探索宇宙奥秘提供更多的理论支持。

第1讲人类对原子结构的认识1．构成物质的微粒构成物质的微粒有原子、分子和离子。

原子是化学变化中的最小微粒，能直接构成物质，如金刚石、石墨等。

分子是构成物质的一种微粒，更多的研究结果表明，分子是由原子结合而成的，如：He、O2、O3、H2O、CO2、H2SO4等。

原子可以通过得到或失去电子形成离子，离子也是构成物质的微粒，如氯化钠就是由Na＋和Cl－构成的。

2．原子原子的英文名(Atom)是从äτομοζ(atomos，“不可切分的”)转化而来。

很早以前，希腊和印度的哲学家就提出了原子的不可切分的概念。

17和18世纪时，化学家发现了物理学的依据：对于某些物质，不能通过化学手段将其继续的分解。

19世纪晚期和20世纪早期，物理学家发现了亚原子粒子以及原子的内部结构，由此证明原子并不是不能进一步切分。

原子是一种元素能保持其化学性质的最小单位，一个原子包含有一个致密的原子核及若干围绕在原子核周围带负电的电子，原子核由带正电的质子和电中性的中子组成。

在原子中，质子数与电子数相同，原子表现为电中性。

如果质子数和电子数不相同，就成为带有正电荷或者负电荷的离子。

根据质子和中子数量的不同，原子的类型也不同，质子数决定了该原子属于哪一种元素。

原子是一个极小的物体，其质量也很微小，原子的99.9%的重量集中在原子核，其中的质子和中子有着相近的质量，目前可用扫描隧道显微镜观察并拨动单个原子，下图为超高真空多功能扫描隧道显微镜，中图为显微镜下的硅原子结构，右图为在扫描隧道显微镜下科学家拨动49个铁原子排列在钢表面上形成的一个圆形栅栏。

1．原子的组成原子是化学反应中的最小微粒，在化学反应中不可分割。

科学研究表明，绝大多数原子的原子核由质子和中子构成，质子、中子和电子的质量、所带电荷各不相同。

1个质子带1个单位的正电荷，1个电子带1个单位的负电荷，中子不显电性。

原子核内的质子数与原子核外的电子数相等，所以原子呈电中性。