《原子结构》课件

《原子结构》课件课程概述课程目标课程内容深入了解原子的结构和性质，掌握原子结构理论的原理和应用，从原子的历史发展开始，逐步介绍原子的组成、电子排布、化培养学生的科学思维和问题解决能力学键、核结构以及放射性等重要内容原子的历史发展古代希腊哲学家德谟克利特和留基波提出了原子不可分1割的概念，为原子理论奠定了基础道尔顿提出了原子学说，为原子理论的发展提供了重要2的理论框架汤姆森发现了电子，揭示了原子的内部结构，为原子模3型的建立提供了重要依据卢瑟福提出了核式原子模型，成功地解释了原子的基本4结构波尔提出了量子原子模型，成功地解释了原子光谱的规5律，为现代原子理论的发展奠定了基础原子的组成原子核原子核位于原子的中心，包含质子和中子，是原子的主要质量来源电子电子是带负电的微粒，绕原子核运动，决定了原子的化学性质电子的发现阴极射线粒子性波动性汤姆森在研究阴极射电子具有粒子性，可电子也具有波动性，线时发现电子，证明以像弹球一样运动，可以像波一样传播，了原子的可分性可以被电场和磁场偏可以发生衍射现象转钯菲尔兹模型原子模型局限性汤姆森提出了葡萄干布丁模型，认“”12该模型无法解释粒子散射实验的结α为原子是一个带正电的球体，电子像果，无法解释原子的稳定性葡萄干一样镶嵌在其中原子核的发现粒子散射实验α卢瑟福领导团队进行了粒子散射实验，发现了原子核的存α在实验结果大多数粒子穿透金箔，一小部分粒子发生大角度偏转，αα极少数粒子被反弹回来α结论原子内部存在一个带正电的核，集中了原子的大部分质量，电子绕核运动鲁瑟福原子模型核式原子模型卢瑟福提出了核式原子模型，认为原子是一个以原子核为中心的球体，电子绕原子核运动局限性该模型无法解释原子光谱的规律，无法解释原子的稳定性波尔原子模型12量子化轨道跃迁电子只能在特定的轨道上运动，每电子从一个轨道跃迁到另一个轨道，个轨道对应一个特定的能量值会吸收或释放特定频率的光子3光谱原子光谱是由电子跃迁产生的，可以用来研究原子的结构电子云模型概率分布电子云密度电子云模型认为电子在原子核周围的空间中运动，其位置和动电子云密度越大，电子出现在该区域的概率越高量不能同时确定电子轨道的概念轨道1电子在原子核周围的空间中运动，描述电子运动的区域称为轨道形状2原子轨道具有不同的形状，例如球形、哑铃形等能量3每个轨道对应一个特定的能量值，能量越低的轨道越稳定主量子数主量子数n1表示电子层数，、、，越大，电子层数越高，电子能量越高n=123…n电子层2主量子数相同的电子属于同一电子层，例如的电子属于n=1层，的电子属于层K n=2L次级量子数次级量子数亚层l12表示电子亚层，取值为、、次级量子数相同的电子属于01，、、分别对同一亚层，例如的电子属2…n-1l=012l=0应、、亚层于亚层，的电子属于s pd sl=1p亚层形状3次级量子数也决定了原子轨道的形状，的轨道为球形，的轨l=0l=1道为哑铃形磁子量子数自旋量子数自旋量子数ms表示电子的自旋方向，取值为或，分别对应自旋向+1/2-1/2上和自旋向下自旋角动量电子像一个自旋的陀螺，具有自旋角动量磁矩电子自旋会产生磁矩，可以与外磁场相互作用元素周期表的发展莫斯利莫斯利用射线光谱确定了元素的原子2X序数，并将其作为元素周期表的排列门捷列夫基础1门捷列夫根据元素的原子量和化学性质，排列了元素周期表现代周期表现代周期表根据原子核的电子排布排3列，共分为个周期和个族718原子电荷原子核带正电，电子带负电，原子通常呈电中性，原子核1的电荷数等于电子数原子的电荷数称为原子序数，原子序数决定了元素的种类2离子的产生阳离子原子失去电子形成阳离子，带正电荷阴离子原子得到电子形成阴离子，带负电荷离子键的形成金属原子非金属原子离子键金属原子容易失去电子形成阳离子非金属原子容易得到电子形成阴离子阳离子和阴离子之间通过静电作用形成离子键共价键的形成12电子共享稳定结构两个非金属原子之间共享电子，形成共价键共价键的形成使原子达到稳定结构，满足八隅体规则极性共价键电负性差异偶极矩共价键形成时，如果两个原子电负性不同，则电子偏向电负性极性共价键具有偶极矩，使得分子具有极性较大的原子，形成极性共价键氢键的形成氢原子水分子氢原子与电负性较大的原子，例如水分子之间存在氢键，使得水具有氧原子或氮原子形成氢键较高的沸点和熔点范德华力瞬时偶极分子中电子运动会产生瞬时偶极，瞬时偶极之间会相互吸引，形成范德华力弱作用力范德华力是一种弱作用力，但对于分子间作用力起着重要的作用原子半径的概念原子半径原子半径是指原子核到最外层电子轨道之间的距离，它反映了原子的体积大1小周期性变化原子半径在元素周期表中呈现一定的周期性变化，同一周期2元素的原子半径从左到右逐渐减小，同一族元素的原子半径从上到下逐渐增大电负性的概念电负性1电负性是指原子吸引电子对的能力，数值越大，吸引电子对的能力越强周期性变化电负性在元素周期表中呈现一定的周期性变化，同一周期元2素的电负性从左到右逐渐增大，同一族元素的电负性从上到下逐渐减小电离能的概念电离能电离能是指气态原子失去一个电子变成气态阳离子所需的最小能量，它反映了原子失去电子的难易程度周期性变化电离能在元素周期表中呈现一定的周期性变化，同一周期元素的电离能从左到右逐渐增大，同一族元素的电离能从上到下逐渐减小亲和能的概念原子核的构成质子质子带正电，质量约为千克，质子数决定了

1.6726×10^-27元素的种类中子中子不带电，质量略大于质子，约为千克

1.6749×10^-27质量数与原子量质量数原子量A质量数是指原子核中质子和中子的总数，它反映了原子核的质原子量是指原子质量与碳原子质量的的比值，它反映了原1/12量子质量的相对大小同位素的概念碳碳1214原子核中含有个质子和个中子，质量数为原子核中含有个质子和个中子，质量数为66126814放射性的概念放射性是指原子核自发地放射出射线，并转变为另一种原1子核的现象放射性物质可以释放射线、射线和射线，这些射线具2αβγ有很强的能量，可以穿透物质放射性物质的衰变是一个随机的过程，它不受温度、压强3等外界条件的影响放射性衰变规律衰变常数2衰变常数是指放射性物质每秒钟衰变的原子数，它与半衰期成反比半衰期1放射性物质的半衰期是指其放射性活度衰减到一半所需的时间衰变曲线放射性物质的衰变曲线是指数曲线，3衰变速度随时间推移逐渐减慢衰变、衰变和衰变αβγ衰变衰变衰变αβγ原子核放出一个粒子，粒子由个原子核放出一个粒子，粒子是高原子核放出一个射线，射线是高能αα2ββγγ质子和个中子组成速电子或正电子光子，没有质量和电荷2核反应的概念12原子核变化质量守恒核反应是指原子核发生变化的过程，核反应遵守质量守恒定律，反应前它可以是放射性衰变，也可以是人后总质量不变工核反应3能量守恒核反应也遵守能量守恒定律，反应前后总能量不变核能的应用核电站核医学核武器核电站利用核反应释放的能量发电，为核医学利用放射性同位素诊断和治疗疾核武器利用核反应释放的巨大能量，具人类提供清洁能源病，例如癌症治疗有极强的破坏力原子结构的未来发展深入研究原子核的结构和性质，例如探索夸克模型、研究1核力等发展新的原子结构理论，例如量子场论、弦理论等2开发新的原子结构探测技术，例如高能加速器、同步辐射3等原子结构理论的意义基础学科科学研究原子结构理论是化学、物理学等基础学科的重要基础原子结构理论是现代科学研究的重要工具，例如材料科学、纳米技术等原子结构的重要性物质组成原子是构成物质的基本单元，了解原子的结构是理解物质性质的基础化学反应原子结构决定了化学反应的本质，例如化学键的形成、反应的速率和方向等科学技术原子结构的研究推动了科学技术的发展，例如核能的利用、新材料的开发等原子结构研究的前沿原子核物理研究原子核的结构和性质，例如探索夸克模型、研究核力等量子化学研究原子和分子中电子的行为，例如发展新的量子化学理论、计算化学等纳米科技利用原子和分子构建纳米材料，例如纳米管、石墨烯等结束语通过本课程的学习，我们了解了原子的基本结构、性质和应用，这些知识将为我们进一步学习和研究物质世界奠定基础，为我们未来探索和应用原子能提供指导。