内容正文:
第一章 原子结构与化学键
章节
第一节
原子结构
元素周期律与元素周期表
化学键
化学实验基本操作
本章小结
第二节
第三节
第四节
第五节
01
原 子
结 构
原子是由原子核和核外绕核运动的电子构成的,那么原子中的原子核是不是可以再分呢?
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第一节 原 子 结 构
在一个铅盒里放有少量的放射性元素钋(Po),它发出的α粒子束从铅盒的小孔中射出,形成一束很细的射线射到金箔上,如图A所示。
他推测这些a粒子会穿过金箔顺利到达对面的探测板上。结果却发现:绝大多数的a粒子直接穿过金箔且不改变原来的方向,只有很少的α粒子发生了很大角度的偏转。
A
B
1911年,新西兰著名物理学家欧内斯特•卢瑟福(Ernest Rutherford )设计了一个使用α粒子轰击金箔的实验。
猜想:
极少数α粒子发生大角度的偏转是因为它们和金原子中某种极为坚硬密实的核发生了碰撞。
原子核:很小,带正电,却集中了原子的大部分质量。
据此推测原子是由原子核和核外电子构成的,电子在原子核外“很大”的空间里运动。若用字母Z表示核电荷数。
Z=核内质子数=核外电子数
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原子组成及粒子之间的关系
质子和中子的相对质量都近似为1,如果忽略电子的质量,将核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加,所得的数值叫作质量数,用字母A表示。若中子数用字母N表示:
质量数(A)= 质子数(Z)+中子数(N) 则:
知识链接: 欧内斯特•卢瑟福
被公认为20世纪最伟大的实验物理学家
放射性和原子结构等 方面都做出了重大的贡献
最先研究核物理的人,被称为近代原子核物理学之父
1871年8月30日生于新西兰纳尔逊的一个手工业工人家庭,1937年10月19日因病在剑桥逝世,与牛顿和法拉第并排安葬。
2、同位素
具有相同质子数、不同中子数(或不同质量数)的同一元素的不同核素互为同位素。
同位素 12C 和 14C,12C的原子核中有6个质子和6个中子,而14C的原子核中则有6个质子和8个中子;
再如氕、氘和氚,它们的原子核中都有1个质子,但是它们的原子核中的中子数分别为0个、1个及2个, 所以它们互为同位素。
同位素的表示是在该元素符号的左上角注明质量数,如14C、12C 等。
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2. 同位素的特性
核衰变
放射出各种不同的 射线,直至变成另一种稳定的同位素
放射线
放射出α射线、β射线、γ射线和发生电子俘获等,但是放射性同位素在进行核衰变时并不一定能同时放射出这几种射线。
不同的放射性同位素有不同的半衰期,衰变时放射出的射线的种类和数量也不同
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放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间叫作半衰期。放
射性元素的半衰期越长,说明其衰变得越慢;半衰期越短,说明其衰变得
越快。例如,放射性的32P 的半衰期是14.28 天,即假使原来有100 万个
32P 原子,经过14.28 天后,就只剩下50 万个了。
3
核外电子的排布
电子层:离核较近的区域内运动的电子的能量较低,在离核较远的区域内运动的电子的能量较高,这些不同的“区域”称为电子层。
核外电子总是尽可能地先从内层(能量最低的第1层)排起,当第1层排满后再排第2层,即按由内到 外的顺序依次排列。原子的核外电子层最少的只有1层,最多的有7层,最外层的电子层上所排列的电子数不超过8个(电子层只有1层的,所排列的电子数不超过2个)。
按照与原子核的距离,从内到外的电子层的顺序分别用n = 1、2、3、4、5、6、7或K、L、M、N、0、P、Q来表示。
原子核外电子的排布遵守规律
(1)原子核外电子尽可能地分布在能量较低的电子层上(离核较近的电子层上)。
(2)若电子层数是n,则该电子层上所排列的电子数最多是拼个。
(3)无论是第几层,如果作为最外电子层,那么该电子层上所排列的电子数不 能超过8个;如果作为倒数第2层(次外层),那么该电子层上所排列的电子数不能 超过18个;如果作为倒数第3层,那么该电子层上所排列的电子数不能超过32个。
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原子很小,而原子核更小,它的体积只占原子体积的几千亿分之一。
如果把原子比喻成一个庞大的体育场,则原子核只相当于体育场中央的一
只蚂蚁。因此,原子内部有相当大的空间,电子就在这个空间内绕着原子
核做高速运动。
课后练习
下列说法中正确的是( )。
A.同一元素各核素的质量数不同,但它们的化学性质几乎完全相同
B.任何元素的原子都是由核外电子和核内中子、质子组成的
C.钠原子失去一个电子后,它的电子数与氖原子的相同