原子和原子核专题复习课件

原子和原子核专题复习本课件旨在帮助同学们复习原子和原子核相关知识从原子结构到原子核组成，从放射性现象到核反应，带领同学们回顾重要的概念和理论原子的结构原子核电子云原子结构示意图原子核位于原子的中心，包含质子和中子，电子在原子核外以高速运动，形成电子云，原子结构示意图以简化的方式描述原子核和带正电荷原子核的质量几乎占原子的全部带负电荷电子云的形状和大小与电子的能电子云，方便理解原子的基本组成和结构质量级和轨道有关原子核的构成质子中子带正电荷的粒子决定了原子核的电荷数，也就是元素的原子序不带电荷的粒子与质子一起构成原子核的质量，影响着原子的数质量数质子数决定了原子的种类，例如，一个氢原子只有一个质子中子的数量可以不同，形成同位素例如，碳和碳是碳的-12-14两种同位素质子和中子质子中子原子核中带正电荷的粒子，其电原子核中不带电的粒子，符号为n荷量与电子电荷量大小相等，符，质量为，即

1.6749×10-27kg号为，质量为，比质子略重p

1.6726×10-

271.008665u，即kg

1.007276u构成质子和中子都是由更小的基本粒子夸克组成的每个质子由两个上夸——克和一个下夸克组成，而每个中子由一个上夸克和两个下夸克组成原子序数和质量数原子序数原子核中质子的数量质量数原子核中质子和中子的总和原子序数决定了元素的种类，而质量数决定了该元素的同位素同位素原子核构成物理性质12同位素具有相同的原子序数，同位素具有相同的化学性质，但质量数不同这表明它们拥但物理性质可能略有不同，例有相同的质子数，但中子数不如密度或熔点同应用例子34同位素在各个领域都有广泛的碳和碳是碳元素的两种-12-14应用，例如放射性同位素用于同位素，它们拥有相同的化学医学诊断和治疗，以及工业和性质，但碳具有放射性，-14农业用于考古年代测定放射性不稳定原子核射线射线射线αβγ放射性是指某些原子核不稳定射线是由两个质子和两个中子射线是由高速电子或正电子组射线是高能电磁辐射，穿透能αβγ，会自发地发生放射性衰变，组成的氦原子核，它具有较大成的，穿透能力比射线强，但力最强，能量也很高，对生物α释放出能量和粒子原子核的的质量和电荷，穿透能力弱，能量比射线弱，对生物体的破体的破坏作用也很强α放射性主要由质子和中子的比但能量高，对生物体有较强的坏作用也相对较弱例决定破坏作用放射性衰变衰变α原子核放出一个粒子，粒子包含两个质子和两个中子，相当αα于一个氦原子核衰变后，原子核的质量数减少，原子序数减4少2衰变β原子核内一个中子转变为一个质子，并释放出一个电子和一个反中微子衰变后，原子核的质量数不变，原子序数增加1衰变γ原子核处于激发态，释放能量，并以光子的形式发射出来射γ线是能量很高的电磁辐射，穿透能力很强核反应核反应是指原子核发生变化的反应原子核是原子的核心，包含质子和中子，决定了元素的性质核反应的分类1核反应主要分为两种类型核裂变和核聚变核反应的能量2核反应会释放或吸收能量，这取决于反应前后原子核的质量变化核反应的应用3核反应在现代科技中有广泛应用，例如核武器、核能发电核反应的能量核反应过程中，原子核的质量会发生变化，质量的亏损会转化为巨大的能量这被称为质能转换“”爱因斯坦的著名公式揭示了质量和能量之间的关系其中，表示能量，表示质量，表示光速E=mc²E mc

1.8100燃烧MeV核反应释放的能量通常以兆电子伏特为单位核反应释放的能量比化学反应（如燃烧）高出数百万倍MeV核反应的应用核能发电医学领域核能发电厂利用核反应产生的能核反应生成的放射性同位素可以量来发电用于诊断和治疗疾病核能发电清洁且高效，但需要严例如，放射性碘用于治疗甲状腺格的安全性保障疾病，放射性钴用于治疗癌症农业领域其他领域核辐射可以用来培育新品种，提核反应的应用还包括考古学、工高农作物产量和抗逆性业生产等方面核辐射还可以用于杀虫和杀菌，例如，碳十四测年法用于测定文提高农产品品质和安全性物年代，核反应堆用于生产放射性同位素核反应的分类裂变反应融合反应

11.

22.原子核在中子的轰击下发生分两个较轻的原子核结合成一个裂，释放出巨大的能量较重的原子核，同时释放出巨大的能量俘获反应放射性衰变

33.

44.原子核吸收一个粒子，形成一不稳定的原子核自发地释放出个新的原子核粒子或射线，转化为另一种原子核连锁核反应中子轰击1一个中子轰击铀原子核，使铀原子核发生裂变裂变产物2裂变过程中释放出能量和多个中子，这些中子会轰击其他铀原子核链式反应3裂变释放的中子继续引发其他铀原子核的裂变，形成链式反应，释放大量能量原子弹和氢弹原子弹氢弹原子弹利用铀或钚等重核裂变释放能量，其威力巨大，氢弹利用氢的同位素氘和氚的核聚变释放能量，其威力远超原子弹-235-239可造成毁灭性的破坏，具有更大的杀伤力核能发电核裂变核能发电利用核裂变反应释放的能量发电机蒸汽驱动汽轮机，带动发电机发电安全可靠核能发电效率高，污染小，但安全性至关重要核辐射对人体的危害细胞损伤器官损伤核辐射会损伤细胞的，导致细胞死亡核辐射会导致各种器官的损伤，例如皮肤DNA或癌变、骨骼、肺、心脏和大脑核辐射会破坏人体免疫系统，使人体更容核辐射会导致各种疾病，例如白血病、癌易受到感染症和出生缺陷核辐射防护措施时间距离屏蔽个人防护减少暴露时间，远离辐射源，使穿戴防护服，使用防护眼镜，佩用屏蔽材料阻挡辐射戴防辐射口罩环境监测应急预案定期监测辐射水平，及时采取措制定应急预案，确保在发生核事施降低辐射水平故时能够及时有效地采取措施原子模型的发展道尔顿原子模型1原子是构成物质的基本单位，不可再分汤姆逊原子模型2原子是一个带正电的球体，带负电的电子镶嵌在其中卢瑟福原子模型3原子中心有一个带正电的原子核，电子在核外绕核运动玻尔原子模型4电子只能在特定的轨道上运动，并能吸收或发射光子原子模型的演变反映了人们对物质结构的理解不断深化从道尔顿的实心球模型到玻尔的行星模型，人们对原子结构有了更深入的认识朗格缪尔原子模型朗格缪尔原子模型，又称静态原子模型，是年美国化学家伊莱亚斯朗格“”1919·缪尔提出的该模型认为，原子中电子以层状分布，每个电子层都有一定的能量，不同电子层上的电子具有不同的能量该模型认为，原子核位于原子中心，电子绕核运动，电子排布成不同的层，每一层具有固定的能量，不同层电子具有不同的能量，且同一层的电子能量相同玻尔原子模型玻尔原子模型是1913年丹麦物理学家尼尔斯·玻尔提出的原子模型，它是一种经典的原子模型该模型认为原子中存在着核外电子，它们在围绕原子核运动时只能处在特定的轨道上，并且在这些轨道上运动时不会辐射能量玻尔原子模型成功地解释了一些实验现象，例如原子光谱的特征和氢原子的能级结构，但它也存在一些局限性，例如无法解释多电子原子光谱和化学键的形成量子力学描述的原子量子力学从根本上改变了我们对原子的理解它摒弃了经典力学对原子结构的描述，而是基于概率和不确定性原则来描述电子在原子中的行为量子力学认为，电子不是以确定的轨道运动，而是以概率分布的形式存在于原子中，这种概率分布被称为电子云原子轨道原子轨道具有特定的形状、大小和能量常见形状有s轨道、p轨道、d轨道和f轨道s轨道呈球形，p轨道呈哑铃形原子轨道是指原子中电子运动的空间区域电子云模型概率分布形状电子云模型描述的是电子在原子电子云形状不同，表示电子在空核周围空间出现的概率分布间不同区域出现的概率不同密度运动电子云密度越高，表示电子在该电子在原子核周围高速运动，电区域出现的概率越大子云模型描述的是电子运动的平均效果量子数主量子数角量子数磁量子数自旋量子数n lml ms描述电子能级数字越大能级描述电子轨道的形状取值从描述电子轨道在空间中的取向描述电子的内禀角动量取值为,,,0,,越高电子离原子核越远到分别对应轨取值从到包括或对应自旋向上或,.n-1,l=0,1,2s-l+l,

0.+1/2-1/2,道轨道轨道自旋向下,p,d..能级跃迁和光的发射电子跃迁光子发射当原子吸收能量时，电子会从低能级跃迁到高能级，处于激发态释放的能量以光子的形式发射出来，光的波长和频率与能级差有关123能量释放处于激发态的电子不稳定，会自发地跃迁回低能级，并释放能量原子光谱原子光谱是指原子在特定条件下吸收或发射的光谱，可以用于研究原子的结构和性质原子光谱中的每条谱线对应于原子中特定电子能级跃迁原子光谱在化学分析、天体物理学、材料科学等领域有广泛的应用，例如，可以通过分析原子光谱来识别物质成分、测定物质的浓度、研究星体的组成等原子光谱的应用天体化学通过分析星光和星云的光谱，可以确定天体的化学组成和物理性质材料分析利用原子光谱可以分析材料的成分，例如合金、矿物等，从而了解材料的性质和用途环境监测通过分析空气、水和土壤的光谱，可以检测环境中的污染物质，为环境保护提供依据电子配置电子排布能级规律12描述原子中每个能级上电子数按照能量递增顺序，从低能级的符号表示方式到高能级填充电子电子填充原则元素性质34遵循泡利不相容原理和洪特规电子配置决定了元素的化学性则质元素周期表元素周期表是按照原子序数排列的化学元素列表，将具有相似化学性质的元素归类在一起周期表共有种已知的元素，并按118周期和族排列元素周期表的排列方式显示了元素的电子构型和周期性趋势，这有助于我们理解元素的性质以及它们在化学反应中的行为元素周期表可以帮助我们预测元素的性质，比如熔点、沸点、电负性等等元素周期表也是化学学习的重要工具，它可以帮助我们了解元素的性质，并预测元素之间的反应相对论效应狭义相对论原子核内部原子光谱爱因斯坦的狭义相对论解释了时间、空间和在原子核内部，高速运动的电子受到相对论原子光谱实验中，相对论效应会影响电子能质量在高速运动下的变化效应的影响，影响原子核的性质级，导致光谱线发生微小变化总结和展望原子和原子核专题是物理学的重要内容学习这些内容有助于我们理解物质的结构、性质和变化规律。