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1、第三单元第三单元 人类对原子结构的认识人类对原子结构的认识思考思路：思考思路：模型模型假设假设寻找寻找矛盾矛盾新模新模型假设型假设寻找寻找新矛盾新矛盾1、19世纪初，英国科学家道尔顿世纪初，英国科学家道尔顿（J Dalton）完善了这一假设：）完善了这一假设：“物质由原子组成，原子不能被创物质由原子组成，原子不能被创造，也不能被毁灭，在化学变化中造，也不能被毁灭，在化学变化中不可再分割不可再分割。”第一个原子结构模型：第一个原子结构模型：坚不可摧的坚不可摧的实心球实心球。Company Logo主要内容主要内容原子量测定的历史回顾原子量测定的历史回顾1.道尔顿原子量的测定道尔顿原子量的测定2.
2、贝采里乌斯原子量的测定贝采里乌斯原子量的测定3.Company Logo( (一一) )原子量测定的历史回顾原子量测定的历史回顾 原子量的测定在化学发展的历史进程原子量的测定在化学发展的历史进程中，具有十分重要的地位。正如我国著名中，具有十分重要的地位。正如我国著名化学家傅鹰先生所说：化学家傅鹰先生所说：“没有可靠的原子没有可靠的原子量，就不可能有可靠的分子式，就不可能量，就不可能有可靠的分子式，就不可能了解化学反应的意义，就不可能有门捷列了解化学反应的意义，就不可能有门捷列夫的周期表。没有周期表，则夫的周期表。没有周期表，则 现代化学现代化学的发展特别是无机化学的发展是不可想象的发展特别是无
3、机化学的发展是不可想象的的”。Company Logo(一一)原子量测定的历史回顾原子量测定的历史回顾 在已建立了科学的原子量基准，并且通过在已建立了科学的原子量基准，并且通过相当完善精密的原子量测定方法测得足够精确相当完善精密的原子量测定方法测得足够精确的原子量数值的今天，我们回顾一下化学科学的原子量数值的今天，我们回顾一下化学科学发展进程中这段重要史实，对于深入研究化学发展进程中这段重要史实，对于深入研究化学发展规律，帮助我们正确理解和使用原子量，发展规律，帮助我们正确理解和使用原子量，无疑是大有稗益的。无疑是大有稗益的。Company Logo(二二)道尔顿原子量的测定道尔顿原子量的测定
4、 虽然道尔顿提出了原子学说，但测量不虽然道尔顿提出了原子学说，但测量不同元素原子的相对重量，仍然很困难，因为同元素原子的相对重量，仍然很困难，因为首先需确定单质或化合物分子中元素原子的首先需确定单质或化合物分子中元素原子的数目。数目。 Company Logo(二二)道尔顿原子量的测定道尔顿原子量的测定1.最早测定原子量的人最早测定原子量的人 道尔顿提出的原子论的核心是每道尔顿提出的原子论的核心是每一种元素的原子都具有一定的重量。一种元素的原子都具有一定的重量。 道尔顿为此做了大量的实验，成道尔顿为此做了大量的实验，成为化学史上第一个测定原子量的人。为化学史上第一个测定原子量的人。Compan
5、y Logo(二二)道尔顿原子量的测定道尔顿原子量的测定2.道尔顿的测定依据道尔顿的测定依据 他测定原子量的依据是根据他自己规定的他测定原子量的依据是根据他自己规定的不同元素的原子的彼此相化合，其化合时遵不同元素的原子的彼此相化合，其化合时遵循最简单数目比组成化合物的原则。循最简单数目比组成化合物的原则。Company Logo(二二)道尔顿原子量的测定道尔顿原子量的测定3.道尔顿的测定结果道尔顿的测定结果 当时知道氢和氧结合生成水，所以，他确定水当时知道氢和氧结合生成水，所以，他确定水是二元的，也就是由是二元的，也就是由1个氢原子和个氢原子和1个氧原子组成，个氧原子组成，他把氢原子的相对重量
6、定为他把氢原子的相对重量定为1，作为比较其它原子相，作为比较其它原子相对重量的基础，并按拉瓦锡对水的重量组成分析结果对重量的基础，并按拉瓦锡对水的重量组成分析结果：氢占：氢占15%，氧占，氧占85%，进行计算，进行计算 15:85=1:x，x=5.5，得出氧原子的相对重量为，得出氧原子的相对重量为5.5。Company Logo(二二)道尔顿原子量的测定道尔顿原子量的测定4.道尔顿最早的原子量表道尔顿最早的原子量表 1803年年9月月6日在他的工作日日在他的工作日记上披露了最早规定的一些原记上披露了最早规定的一些原子的相对重量。子的相对重量。Company Logo(二二)道尔顿原子量的测定道
7、尔顿原子量的测定道尔顿最早的原子量表道尔顿最早的原子量表名称名称组成组成相对相对重量重量名称名称组成组成相对相对重量重量简单原子简单原子化合物原子化合物原子氢氢1.0水水氢氢1氧氧16.5氮氮4.2氨氨氮氮1氢氢15.2氧氧5.5磷化氢磷化氢磷磷1氢氢18.2碳碳4.3一氧化氮一氧化氮氮氮1氧氧19.3硫硫14.4油气油气碳碳1氢氢15.3磷磷7.2亚硫酸亚硫酸硫硫1氢氢119.9硫化氢硫化氢氢氢1硫硫115.4笑气笑气氮氮2氢氢113.7Company Logo(二二)道尔顿原子量的测定道尔顿原子量的测定5.道尔顿的教训道尔顿的教训 道尔顿是化学史上第一个测定原子量的人道尔顿是化学史上第一个
8、测定原子量的人，但是大多数都是错误的。因此在他的原子相，但是大多数都是错误的。因此在他的原子相对重量发表后，欧洲各国化学家不满道尔顿对对重量发表后，欧洲各国化学家不满道尔顿对物质组成的武断规定，对道尔顿测定的各元素物质组成的武断规定，对道尔顿测定的各元素相对原子重量的数值表示怀疑。此后许多化学相对原子重量的数值表示怀疑。此后许多化学家开始从事测定原子量的工作。家开始从事测定原子量的工作。Company Logo(三三) 贝采里乌斯贝采里乌斯原子量的测定原子量的测定 原子量是化学的基础，但是化学界原子量是化学的基础，但是化学界已充分认识到原子量测量工作的重要性已充分认识到原子量测量工作的重要性，
9、于是，很多化学家都开始从事这方面，于是，很多化学家都开始从事这方面的研究工作，使这项工作成为的研究工作，使这项工作成为19世纪上世纪上半叶化学发展的重点。半叶化学发展的重点。Company Logo(三三) 贝采里乌斯贝采里乌斯原子量的测定原子量的测定(1) 在原子量测量方面在原子量测量方面 贝采里乌斯认为贝采里乌斯认为盖盖吕萨克吕萨克的气体简比定律的气体简比定律是正确的。是正确的。根据根据2体积的氢气和体积的氢气和1体积氧气合体积氧气合成成2体积的水蒸气的反应，知道水中氢氧的原体积的水蒸气的反应，知道水中氢氧的原子个数比是子个数比是2:1，测定水中氢和氧的重量比测定水中氢和氧的重量比11.1
10、:88.89，以氢的原子量作为，以氢的原子量作为1为基准，就为基准，就不难正确计算出氧的原子量等于不难正确计算出氧的原子量等于16。这是原。这是原子量测定工作的一个重要突破。子量测定工作的一个重要突破。Company Logo(三三) 贝采里乌斯贝采里乌斯原子量的测定原子量的测定 由于对氧化物的研究比较充分，由于对氧化物的研究比较充分，所以许多元素的原子量是根据其氧所以许多元素的原子量是根据其氧化物的分析确定的。贝采里乌斯拒化物的分析确定的。贝采里乌斯拒绝了道尔顿以氢为绝了道尔顿以氢为1的原子量基准的原子量基准，改用以氧的原子量为基准，规定，改用以氧的原子量为基准，规定氧的原子量为氧的原子量为
11、100，后又校正为，后又校正为16。Company Logo(三三) 贝采里乌斯贝采里乌斯原子量的测定原子量的测定 这一测定原子量基准的改革十分这一测定原子量基准的改革十分重要，因为氢是很轻的气体，在无重要，因为氢是很轻的气体，在无机化合物中很少见到，相反，机化合物中很少见到，相反，氧却氧却包含了一切优点，而且可以说是整包含了一切优点，而且可以说是整个化学所围绕的中心，个化学所围绕的中心，它是一切有它是一切有机体和大多数无机体的组成部分。机体和大多数无机体的组成部分。2、1897年，英国科学家汤姆生（年，英国科学家汤姆生（J J Thomson）利）利用阴极射线实验提出了假设：用阴极射线实验提
12、出了假设：“原子是由更小的微粒原子是由更小的微粒构成的，它们是电子和原子核构成的，它们是电子和原子核。”第二个原子结构模型：平均分布着正电荷的粒子嵌着第二个原子结构模型：平均分布着正电荷的粒子嵌着同样多的电子同样多的电子“葡萄干面包式葡萄干面包式”粒子散射实验粒子散射实验问题：问题：（1）为什么）为什么粒子会有三种不同的粒子会有三种不同的轨迹轨迹（2）为什么只有少数的）为什么只有少数的粒子发粒子发生了偏转或弹回，而绝大多数仍直生了偏转或弹回，而绝大多数仍直线穿过金箔？线穿过金箔？（3）为什么）为什么粒子能被弹回来，但粒子能被弹回来，但金箔内的正电荷却没有被撞出去？金箔内的正电荷却没有被撞出去？
13、3、1911年，英国物理学家卢瑟福年，英国物理学家卢瑟福（E Rutherford）通过）通过粒子散粒子散射实验提出了假设：射实验提出了假设：“原子内大原子内大部分是空的，原子中的正电荷和部分是空的，原子中的正电荷和绝大部分质量只集中在一个很小绝大部分质量只集中在一个很小的区域，称为原子核的区域，称为原子核。”第三个原子结构模型：第三个原子结构模型：带核的原带核的原子结构模型子结构模型4、1913年，丹麦物理学家玻尔（年，丹麦物理学家玻尔（N Bohr）提出了）提出了假设：假设：“原子核外电子在一系列稳定的轨道上运动，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；核外电
14、子在这每个轨道都具有一个确定的能量值；核外电子在这些稳定的轨道上运动时，能量不会发生变化些稳定的轨道上运动时，能量不会发生变化。”第四个原子结构模型：第四个原子结构模型：玻尔模型玻尔模型1927年第五届年第五届索尔维会议索尔维会议合影合影(科学界最豪华聚会科学界最豪华聚会)5、现代物质结构理论：、现代物质结构理论：量子理论量子理论。第五个原子结构模型：第五个原子结构模型：电子云模型电子云模型当最外层电子数目达到当最外层电子数目达到2（K层为最外层时）或层为最外层时）或8的时候，称为的时候，称为稳定结构稳定结构，原子的化学性质最稳定。，原子的化学性质最稳定。原子的化学性质由最外层电子数目决定原子
15、的化学性质由最外层电子数目决定，通过，通过最最外层外层得失电子，有由活泼向稳定结构变化的趋势。得失电子，有由活泼向稳定结构变化的趋势。 最外层电子数目最外层电子数目4的原子易得到电子的原子易得到电子 最外层电子数目最外层电子数目4的原子得、失电子能力的原子得、失电子能力 差不多差不多原子核外电子排布规律与性质规律原子核外电子排布规律与性质规律第一层最多排第一层最多排2个电子，第二层最多排个电子，第二层最多排8个电子，个电子，第三层第三层形成化合物后元素的价态与最外层得失形成化合物后元素的价态与最外层得失e的的关系为：关系为：（1）一般而言，元素价态由）一般而言，元素价态由最外层电子数最外层电子
16、数决定决定（故又称为（故又称为“价电子价电子”）（2）得失）得失e的数目价数的数目价数（3）得到为负价，失去为正价）得到为负价，失去为正价（4）得）得e形成稳定结构时，呈现的是最低价态形成稳定结构时，呈现的是最低价态（5）失）失e形成稳定结构时，呈现的是最高价态形成稳定结构时，呈现的是最高价态认识原子核认识原子核质量质量/kg相对质量相对质量电量电量/C质子质子1 .673 x 10-271.0071.602 x 10-19中子中子1.675 x 10-271.0080电子电子9.109 x 10-311/1 8361.602 x 10-19表表1-7 质子、中子和电子的质量、相对质量和电量质
17、子、中子和电子的质量、相对质量和电量质子、中子的相对质量分别为质子和中子的质量与质子、中子的相对质量分别为质子和中子的质量与C-12原子质量原子质量(1.9932 x 10-26Kg)的的1/12相比较所得的数值。相比较所得的数值。结论：结论：质量数（质量数（A）表示的是一个原子中质）表示的是一个原子中质子数（子数（Z）与中子数（）与中子数（N）的个数之）的个数之和，只是在数值上近似等于相对原和，只是在数值上近似等于相对原子质量，实际含义完全不同。子质量，实际含义完全不同。AZX中各个字母的含义：中各个字母的含义：A：质量数质量数Z：质子数质子数核素：核素：具有一定质子数和中具有一定质子数和中
18、子数的一种子数的一种原子原子XAXmXmAYmZnNZZNXn18181634S216161632S核外电子数核外电子数中子数中子数质子数质子数质量数质量数将以下核素及对应离子中对应微粒数填写完整将以下核素及对应离子中对应微粒数填写完整元素元素巩固练习巩固练习1：下列属于同位素的是下列属于同位素的是_H2、D2和和T2 23592U和和23892U 3517Cl和和3817Cl 金刚石和石墨金刚石和石墨 147N和和146C 126CO2和和146CO巩固练习巩固练习2：11H 126C 168O 21H 178O 31H 188O 146C（1）元素有）元素有_种，核素有种，核素有_种。种。（2）其中互为同位素的有）其中互为同位素的有_（3）可以组成）可以组成_种二氧化碳分子？种二氧化碳分子？3812 巩固练习巩固练习3：已知已知R2的核内有的核内有N个中子，个中子，Z个电子，个电子，则则mg R2含有质子的物质的量为（含有质子的物质的量为（ ）A、m(Z2)/(NZ) B、 m(Z2)/(NZ2) C、 mZ/(NZ) D、 m(Z2)/(NZ2) D