《原子结构》》课件

原子结构质单结仅们质原子是构成物的基本位了解原子构不有助于我更深入地理解物的质还为许术础课将讨内结性,多科学技的发展奠定了基本件深入探原子的部构及其特点什么是原子原子是物质的基本组成单位组质单质原子是成所有物的最小位它由3种基本粒子构成-子、中子和电子原子有明确的结构和构成围绕转组质原子由一个致密的原子核和它旋的电子成原子核中包含子和中子原子的尺度极其微小径约为纳观观原子的直

0.1-

0.5米,是可以察到的最小粒子人类无法直接察到原子原子的构成质组单质组质原子是物的基本成位它由子、中子和电子成,子和围绕轨中子构成原子核,而电子原子核以一定的道运动原子的核质质轨数心是子和中子,决定了原子的性与特性,而电子的运行道和则为量决定了原子的化学行原子模型的发展托马斯丹摩德模型·11904年,托马斯·丹摩德提出了布丁石模型,描述原子由正电匀负结荷均分布的正电球体和电子嵌入其中的构卢瑟福原子模型2卢过验现1911年,瑟福通金箔散射实发原子核的存在,提出了由环绕组结小而密的原子核和的电子成的原子构玻尔原子模型3论级轨1913年,玻尔根据量子提出,电子在固定的能道上运动,并给氢级结出了原子电子能构现代原子结构理论量子力学模型玻尔原子模型薛定谔波函数纪对谔数论20世初,量子力学的发展改变了人类原1913年,玻尔提出了一个新的原子模型,电子1925年,薛定提出了波函理,描述电子结认识绕围绕级轨状态轨子构的电子不再是核运行的行星原子核按固定能道运动,并且只能的不再是确定的道,而是一个概率密态级这为们这为础,而是存在于概率密度分布中的量子跃迁到特定能我理解原子提供了度分布量子力学奠定了基新视角原子的电子构型状态称为数级轨独质原子中电子的分布被电子构型电子构型由电子以及每个能和道上电子的分布情况决定每个原子都具有特的电子构型,反映了其化学性数数轨主量子次量子道种类电子容量n=1l=01s2n=2l=0,12s,2p8n=3l=0,1,23s,3p,3d18n=4l=0,1,2,34s,4p,4d,4f32电子排布规则基本原理排布步骤特殊情况应用价值•轨规则质电子按能量大小依次填充原子1s道优先填充部分元素电子排布有例外情况电子排布是理解元素性轨铬应础为•轨满道，遵循能量由低到高的原,如和铜的电子构型并不遵和化学反的基,化学、道填后，再依次填充则轨时则这领论轨电子填充原子道，总循能量由低到高的原是物理等域提供了重要的理2s、2p、3s、3p等道稳轨状态稳是先填充定性最高的道由于半填充或全填充的支撑•定性所致直到所有电子全部填充完毕电子层与电子壳层结围绕层轨层原子构中,电子原子核以确定的次和道运动电子是电子分布的不级层则结层层同能,而电子壳是电子分布的空间构电子与壳的概念有助于理解质结元素的化学性和原子构层级层则电子即电子云的能次序,而电子壳指电子在原子中的空间分布情况电层区认识应子壳反映了电子在不同空间域的密度分布,有助于元素的反活性和原子的电子构型原子的价电子配置价电子电子层填充顺序层称为论原子的最外电子被价电子,根据量子力学理,电子按照一定们质顺层它决定了原子的化学性和反的序填充到各个电子和电子应层活性壳价电子配置电子构型符号预测数了解原子的价电子配置可以用字和字母表示电子在各个量质键层层其化学性,如形成离子或共价子壳和亚的分布情况的能力离子形成原子电中性1质数原子中子和电子量相等失去获得电子/2获原子失去或得电子形成离子离子形态3负阴正离子阳离子和离子离子过获带为获为负阴原子通失去或得电子而形成电粒子——离子失去电子的原子变正离子阳离子，得电子的原子变离子离子离子的形状态成打破了原子的电中性离子化能与电负性

01.0电负性离子化能将元素的吸引电子的能力中性原子电离的最小能量

2.

18.0F的电负性He的电负性负负为元素周期表上最大的电性惰性气体的电性0负将负这稳电性反映了元素吸引电子的能力离子化能是中性原子电离所需的最小能量电性越大，离子化能越高两者都影响着元素形成离子的能力和离子的定性原子大小及其影响因素原子半径影响因素径层径数数原子半是指原子核到最外电原子半受核电荷、电子和这层级数子的平均距离个距离决定了电子的影响核电荷越大数层级原子的大小，电子越多，电子越高，径原子半越大周期趋势径渐径渐这从周期表左到右，原子半逐减小;从上到下,原子半逐增大与层数数关电子和核电荷的变化有原子质量和同位素质质数数质数数质这质应原子的量主要由它的子和中子决定同位素是具有相同子但不同中子的原子同位素在量方面存在差异,会影响原子的性和用元素周期表周期表概览周期表结构周期表应用结为预测质周期表是展示已知元素的系统性总,按照周期表分18个族,每一族元素具有相似的·元素的性数规现质数导应原子序和电子构型的律排列,展了元化学性元素依原子序从小到大排列,·指元素间化学反质规素的性及其周期变化律形成了7个周期断·推未知元素的特性识·推动化学知的发展原子序数与质子数原子序数质子数12数质数质数原子序是一种代表原子种类子是指原子核中子的独标识质的特，等于原子核中量，决定了原子的化学属性和数子的量位置原子的鉴别周期表地位34过数质数数通原子序和子，可以原子序决定了元素在周期表质规唯一确定一种原子的种类和性上的位置,反映了化学性的质律同素异形体定义原因常见例子应用刚质同素异形体是指同一种元素的差异主要源于原子核外电子排如碳的同素异形体有金石、同素异形体的不同性使其广虽结导结应疗原子核然相同,但原子构布的不同,致分子构、物石墨和富勒烯氧的同素异形泛用于工业、医和科研等质质质质领剂和性稍有差异的物理性和化学性也存在差异体有氧气和臭氧域,如催化、新材料和医疗诊断原子核的组成质组质带没原子核是由子和中子成的小型粒子集合体子正电荷,中子有电荷这紧结些基本粒子被强核力密地合在一起,构成了原子核的核心质数数质数质数子的量决定了原子的原子序,而子和中子的总决定了原子的量质数们原子核的大小和量主要取决于核子的量以及它之间的排布方式质量数与核子数质数质数量A原子核中子和中子的总数数核子N原子核中中子的目质数质质数数数数质数质量是原子核的总量，由子Z和中子N之和构成核子等于中子不同同位素的量不同，但同位素具有相同的子数原子核力和结合能强核力内质称为维稳结关键原子核部子和中子之间存在着强大的核力，强核力，是系定原子核构的力量核结合能内质开来质这质结原子核部粒子的总量小于分离各个粒子的量之和，种量差就是原子核的合能核稳定性结稳稳稳状态核合能越大，原子核越定不定的原子核会发生放射性衰变以达到更定的放射性与核衰变什么是放射性核衰变释过转放射性是原子核自发放能量的放射性核素在衰变程中会变现现为为这转过称为象,表发射α粒子、β粒子或另一种核素,种变程线这稳过γ射是由于原子核处于不核衰变通常通α衰变、β衰变状态进过来现定而自发行的一种自然或电子穿越实核衰变程衰变律则数规时内放射性核素的衰变遵循指衰减律,即在相同的间,总是有相同比例的这数原子核发生衰变个比例就是衰变常、、射线的特性αβγ射线射线射线αβγ线带组较质线组较质负线辐没质α射由正电的氦原子核成,具有大β射由高速电子成,具有小量和电γ射是一种高能电磁射,有量和电荷较较铝量和正电荷,射程短且穿透力弱,不能穿透薄荷,射程长且穿透力强，能穿透薄片,具有很强的穿透力，能穿透人体纸半衰期和放射性年代测定半衰期1时放射性核素减少一半所需要的间放射性年代测定2进龄测利用放射性核素半衰期的特性行年定碳测年法-143应质领测用于考古学和地学域的常见年法数测龄础过们质对龄绝半衰期是描述放射性核素衰变速率的重要参,是定放射性年的基通追踪放射性核素的衰变,我可以确定物的相年和对龄质领应测测年,在考古学、地学等域广泛用碳-14年法是最常用的放射性年代定方法之一原子核反应和核能利用核聚变反应核裂变反应12轻击利用高温条件下原子核熔合重原子核被中子中后分裂成过为来较轻过形成重原子核的程,未清原子核的程,是目前主要洁能源提供可能核能利用方式核电站工作原理核武器工作原理34过应产热应产通控制的核裂变反生利用失控的快速核反生巨驱释现量,动汽轮发电机发电,是目大能量放,实核爆炸,是核应应负结前最主要的核能用能用的面果质能转换公式质转换爱该能公式是阿尔伯特·因斯坦在1905年提出的著名公式E=mc^2公质这质式表示能量E等于量m乘以光速c的平方个公式揭示了物和能量在观转换关为术础微世界中的相互系,核能发电、核武器等技的发展奠定了基这计质质蕴根据个公式可以算出，即使很小量的物也含着巨大的能量比如一枚币质约为将转换为则产约满硬的量5克,如果其完全能量,能生45兆瓦的能量,足以足一个小型城市一年的用电量原子弹和核武器毁灭性威力发展历程弹产岛原子和核武器的爆炸生的巨从1945年美国投放广和长崎原辐规弹战时级大能量和射会造成大模的人子,到冷期两大超大国的员伤环们誉为军竞赛断亡与境破坏它被核备,人类一直在不研发历为人类史上最可怕的武器更加强大的核武器和平利用术应应然而,核能技也被用于核电站发电,造福人类生活核武器的和平用推创进动了科技新,也促了国际合作核能在发电中的应用发电效率高环境友好成本稳定资源丰富应产热过产营铀资围内核反生的量可以高效地核电发电程中不生温室气核电站建设和运成本可控,等核燃料源在全球范转换为传为为电能,与统化石燃料体排放,是清洁能源,有利于减燃料成本低廉,能电力用户分布广泛,可长期发电需求环对稳续发电相比,核电厂的发电效率少碳足迹,保护境提供相定的电价提供持保障更高核电站的工作原理核反应过程过应来产热应内铀释核电站通可控的核反生大量量反堆的燃料发生核裂变，热放出大量能蒸汽发电热来热这压驱涡量被用加水蒸汽,些高温高的蒸汽可以动轮发电机发电冷却系统为维应将热环了持反堆的安全运行,需要建立高效的冷却系统,量散发到外界境输电网接入组产过压压为应发电机生的电力经升变器后输送到电网,广大用户提供电力供核废料的处置与管理安全储存再利用质将废过术废采用深地处置等方式,核料安全通后处理技,从核料中提取可再远区铀钚质隔离,离人类生活利用的和等物运输管控法规管理严监废规规废采取格的运输管措施,确保核料建立健全的法律法体系,范核料转过过在运程中的安全性管理全程辐射对人体的影响不可见的威胁直接造成的伤害潜在的长期影响辐虽对诸剂辐导肤红剂辐射然无法感知,但会人体造成多潜高量的射曝露可直接致皮发、脱即使低量的射,长期暴露下也可能引发伤导细损伤溃疡严伤严时还遗传远远过在害,如致胞DNA、器官功能紊发、等重害,重可能引发器癌症、缺陷等后果,危害超短期乱损状、免疫系统受等官衰竭和白血病等症辐射防护措施个人防护区域管控辐辐区严穿戴防护服装和射防护装置,如划分射管制域,实行格的出镜远辐辐监测关防护服、手套、眼等离入管理和射限制无人缩时员进辐区射源并短接触间入高射域工艺优化环境隔离遥术采用自动化、控等技,减少工利用厚实的防护屏蔽材料,如混凝员辐铅辐围环作人直接接触射源优化工土、等,隔离射源,降低周缩时辐艺流程,短作业间境的射水平总结与思考总结要点思考问题未来发展顾课结识结识应结论回本程所学的原子构知要点,包括思考原子构知在实际生活中的用,以展望原子构理在物理、化学、材料科学组历来术对论领进应原子的成、原子模型的发展程、电子构及未科学技发展原子理的影响等域的一步深入研究和用前景级型和能等。