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1、化学化学原子结构模型及其发展历程原子结构模型及其发展历程原子结构模型及其发展历程原子结构模型及其发展历程（1 1）数量）数量关系关系 质子质子数数 =核电荷数核电荷数 =核外电子数核外电子数 （2 2）电性关系：）电性关系：原子原子中中 质子质子数数=核电荷数核电荷数=核外电子数核外电子数 阳离子阳离子 质子质子数数 核外电子核外电子数数 阴离子阴离子 质子质子数数 核外电子核外电子数数（3 3）质量）质量关系关系 质量数质量数 =质子数质子数 +中子数中子数行星结构原子模型行星结构原子模型 19011901年法国物理学家年法国物理学家佩兰提出佩兰提出的结构模型，的结构模型，认为原子的中心是一
2、些带正电的粒子，外围是一认为原子的中心是一些带正电的粒子，外围是一些绕转着的电子，电子绕转的周期对应于原子发些绕转着的电子，电子绕转的周期对应于原子发射的光谱线频率，最外层的电子抛出就发射阴极射的光谱线频率，最外层的电子抛出就发射阴极射线。射线。中性中性原子模型原子模型 1902 1902年德国物理学家年德国物理学家勒纳德提出勒纳德提出了中性微粒了中性微粒动力动力子模型子模型认为认为原子原子的大部分体积是空无所有的的大部分体积是空无所有的空间，而刚性物质大约仅为其全部空间，而刚性物质大约仅为其全部的十的十万万万万分之分之一。一。勒纳德设想勒纳德设想“刚性物质刚性物质”是散处于原子内部是散处于原
3、子内部空间里的若干阳电和阴电的合成体。空间里的若干阳电和阴电的合成体。实心带电球原子模型实心带电球原子模型 英国英国著名物理学家、发明家著名物理学家、发明家开尔文提出了开尔文提出了实心带电球原子模型，就是把原子看成是均匀实心带电球原子模型，就是把原子看成是均匀带正电的球体，里面埋藏着带负电的电子，正带正电的球体，里面埋藏着带负电的电子，正常状态下处于静电平衡。这个模型后由汤姆孙常状态下处于静电平衡。这个模型后由汤姆孙加以发展，后来通称汤姆孙原子模型。加以发展，后来通称汤姆孙原子模型。葡萄干蛋糕模型葡萄干蛋糕模型 汤汤姆姆逊继续逊继续进行更有系统的进行更有系统的研研究究，尝试来描绘原子结构。汤姆
4、，尝试来描绘原子结构。汤姆逊逊认为认为原子含有一个均匀的阳电球原子含有一个均匀的阳电球，若干若干阴性电子在这个球体内阴性电子在这个球体内运行，运行，汤汤姆逊提出的这个模型，姆逊提出的这个模型，电子电子分布在分布在球体球体中有点中有点像葡萄干点缀像葡萄干点缀在在一块蛋糕里，很多人把汤姆逊的原一块蛋糕里，很多人把汤姆逊的原子模型子模型称为称为“葡萄干蛋糕模型葡萄干蛋糕模型”。它不仅能解释原子为。它不仅能解释原子为什么是电中性的，电子在原子里是怎样分布的，而且还什么是电中性的，电子在原子里是怎样分布的，而且还能解释阴极射线现象和金属在紫外线的照射下能发出电能解释阴极射线现象和金属在紫外线的照射下能发
5、出电子的现象。而且根据这个模型还能估算出原子的子的现象。而且根据这个模型还能估算出原子的大小，大小，这是件了不起的事情，正由于汤姆逊模型能解释当时很这是件了不起的事情，正由于汤姆逊模型能解释当时很多的实验事实，所以很容易被多的实验事实，所以很容易被许多当时的物理学家许多当时的物理学家所接所接受。受。太阳系模型太阳系模型 英国物理学家卢瑟福年英国物理学家卢瑟福年来到来到卢瑟福在做他的第一卢瑟福在做他的第一个个实验实验放射性吸收实验放射性吸收实验时时发现发现了了射线射线。他。他把铀、把铀、镭镭等等放射性元素放在一个铅放射性元素放在一个铅制制的的容器里，在铅容器上只留一个小孔。由于铅能挡住放容器里，
6、在铅容器上只留一个小孔。由于铅能挡住放射线，所以只有一小部分射线从小孔中射出来，成一束射线，所以只有一小部分射线从小孔中射出来，成一束很窄的放射线。卢瑟福在放射线束附近放了一块很强的很窄的放射线。卢瑟福在放射线束附近放了一块很强的磁铁，结果发现有一种射线不受磁铁，结果发现有一种射线不受磁铁磁铁的的影响，保持直线行进。第二种影响，保持直线行进。第二种射线射线受受磁铁的影响，偏向一边，但偏转磁铁的影响，偏向一边，但偏转得得不不厉害。第三种射线偏转得很厉害厉害。第三种射线偏转得很厉害。卢瑟福卢瑟福在放射线的前进方向放不同在放射线的前进方向放不同厚厚度的材料，观察射线被吸收的情况。第一种射线不受磁度的
7、材料，观察射线被吸收的情况。第一种射线不受磁场的影响，说明它是不带电的，场的影响，说明它是不带电的，而且有而且有很强的穿透力，很强的穿透力，一般的材料如纸一般的材料如纸、木片、木片之类的东西都挡不住射线的之类的东西都挡不住射线的前进，前进，只有比较厚的铅板才可以把只有比较厚的铅板才可以把它完全挡住，称为它完全挡住，称为射线。射线。第二种射线会受到第二种射线会受到磁场的影响而偏向一边，从磁场磁场的影响而偏向一边，从磁场的方的方向可向可判断出这种射线是带正电的判断出这种射线是带正电的，这种，这种射线的穿透力很射线的穿透力很弱，只要用一弱，只要用一张纸张纸就可以完全挡住它。这就是卢瑟福发就可以完全挡
8、住它。这就是卢瑟福发现的现的射线。第三种射线由偏转方向断定是带负电的，射线。第三种射线由偏转方向断定是带负电的，性质同快速运动的电子一样，称为性质同快速运动的电子一样，称为射线。他经过深入射线。他经过深入细致的研究后指出，细致的研究后指出，射线是带正电的粒子流，这些粒射线是带正电的粒子流，这些粒子是氦原子的离子，即少掉两个电子的氦原子。汤姆逊子是氦原子的离子，即少掉两个电子的氦原子。汤姆逊原子模型不能解释原子模型不能解释粒子散射，卢瑟福经过仔细的计算粒子散射，卢瑟福经过仔细的计算和比较，发现只有假设正电荷都集中在一个很小的区域和比较，发现只有假设正电荷都集中在一个很小的区域内，内，粒子穿过单个
9、原子时，才有可能发生大角度粒子穿过单个原子时，才有可能发生大角度的的散射。也就是说，原子的正电荷必须集中在原子中心的散射。也就是说，原子的正电荷必须集中在原子中心的一个很小的核内。在这个假设的一个很小的核内。在这个假设的基础上基础上，卢瑟福进一步，卢瑟福进一步计算了计算了散射时的一些规律，并且作了一些推论。这些散射时的一些规律，并且作了一些推论。这些推论很快就被盖革和马斯登的一系列漂亮的实验所证实。推论很快就被盖革和马斯登的一系列漂亮的实验所证实。卢瑟福提出的原子模型像一个太阳系，带正电的原子核卢瑟福提出的原子模型像一个太阳系，带正电的原子核像太阳，带负电的电子像绕着太阳转的行星。在像太阳，带
10、负电的电子像绕着太阳转的行星。在这个这个“太阳系太阳系”，支配它们之间的作用力是电磁相互作用力。，支配它们之间的作用力是电磁相互作用力。他解释说，原子中带正电的物质集中在一个很小的核心他解释说，原子中带正电的物质集中在一个很小的核心上，而且原子质量的绝大部分也集中在这个很小的核心上，而且原子质量的绝大部分也集中在这个很小的核心上。当上。当粒子正对着原子核心射来时，就有可能被反弹粒子正对着原子核心射来时，就有可能被反弹回去。这就圆满地解释了回去。这就圆满地解释了粒子的大角度散射。粒子的大角度散射。玻尔模型玻尔模型 卢瑟福卢瑟福的理论吸引了一位来自丹麦的年轻的理论吸引了一位来自丹麦的年轻人，他的名
11、字叫尼人，他的名字叫尼玻尔，玻尔，在卢瑟福模型的基础在卢瑟福模型的基础上，他提出了电子在核外的量子化轨道，解决了上，他提出了电子在核外的量子化轨道，解决了原子结构的稳定性问题，描绘出了完整而令人信原子结构的稳定性问题，描绘出了完整而令人信服的原子结构学说。玻尔的原子理论给出这样的服的原子结构学说。玻尔的原子理论给出这样的原子图像：电子在一些特定的可能轨道上绕核作原子图像：电子在一些特定的可能轨道上绕核作圆周运动，离核愈远能量愈高圆周运动，离核愈远能量愈高；当；当电子在这些可电子在这些可能的轨道上运动时原子不发射也不吸收能量，只能的轨道上运动时原子不发射也不吸收能量，只有当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时原子才有当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时原子才发射或吸收发射或吸收能量。能量。玻尔的理论成功地说明了原子玻尔的理论成功地说明了原子的稳定性和氢原子光谱线规律。的稳定性和氢原子光谱线规律。