原子与原子核的结构(优秀版)
原子与原子核
原子与原子核原子与原子核是物质世界中最基本的构成单位。
原子由原子核和围绕核运动的电子构成，而原子核则由质子和中子组成。
本文将探讨原子与原子核的组成、结构以及它们在物质世界中的重要性。
一、原子的组成与结构原子是物质的最小单位，由带正电荷的质子、带负电荷的电子和电中性的中子组成。
质子和中子集中在原子的中心部分，形成原子核，而电子则绕核中心运动，保持电中性。
1. 质子质子是氢原子核中的粒子，具有正电荷。
它的质量约为1.67×10^-27千克，相对于电子的质量大约是1836倍。
质子数量决定了元素的原子序数，也决定了元素的化学性质。
2. 中子中子是原子核中的电中性粒子，不带电荷。
它的质量与质子相近，也约为1.67×10^-27千克。
中子的存在对于原子核的稳定性和质量起着重要的作用。
3. 电子电子是原子核外围的带负电荷的粒子。
它的质量相对较小，约为9.1×10^-31千克，且具有负电荷。
电子的数量与质子数量相等，使得原子整体呈电中性。
二、原子与元素不同元素的原子具有不同的原子序数，即质子的数量不同。
原子序数决定了元素的化学性质和周期表中的排列位置。
例如，氢的原子序数是1，是最简单的元素；而铅的原子序数是82，是较重的元素。
在自然界中，元素可以以同位素的形式存在，即原子核中的质子数量相同，但中子数量不同。
同位素具有相同的化学性质，但在核反应和放射性衰变等方面有所不同。
三、原子核的性质与稳定性原子核作为原子的核心部分，具有重要的性质和稳定性的要求。
1. 核力原子核中的质子和中子通过核力相互结合，形成稳定的核。
核力是一种强相互作用力，它能够克服质子间的电磁相互斥力，维持核的稳定。
核力的存在使原子核具有足够的稳定性，能够抵抗外界的扰动。
2. 核衰变在某些情况下，原子核会发生核衰变，即核内质子和/或中子的数量发生变化。
核衰变可以是放射性衰变或人工诱导的核反应。
核衰变的过程中会释放放射线，这对人类和环境具有一定的辐射危害。
原子与原子核——知识介绍
原子和原子核 ——知识介绍一．原子结构（一）原子的核式结构人们认识原子有复杂结构是从1897年汤姆生发现电子开始的。
汤姆生通过研究对阴极射线的分析发现了电子，从而知道，电子是原子的组成部分，为了保持原子的电中性，除了带负电的电子外，还必须有等量的正电荷。
因此汤姆生提出了“葡萄干面包”模型：正电荷部分连续分布于整个原子，电子镶在其中。
1909年卢瑟福在α粒子散射实验中，以α粒子轰击重金属箔发现：大多数α粒子穿过薄膜后的散射角很小，但还有八千分之一的α粒子，散射角超过了900，有些甚至被弹回来，散射角几乎达到1800。
1911年卢瑟福提出了原子核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核称为原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核高速旋转。
从α粒子散射实验的数据可以估计出原子核的大小约为10-15——10-14米，原子半径大约为10-10米。
原子核式结构模型较好的解释了α粒子散射实验现象，也说明了汤姆生的“葡萄干面包”模型是错误的。
（二）玻尔的氢原子理论1．1．巴耳末公式1885年，瑞士物理学家巴耳末首先发现氢原子光谱中可见光区的四条谱线的波长，可用一经验公式来表示：)121(122n R -=λ n =3，4，5……式中λ为波长，R =×10 7米-1称为里德伯恒量，上式称为巴耳末公式。
2．2．里德伯公式1889年，里德伯发现氢原子光谱德所有谱线波长可用一个普通的经验公式表示出来：)11(122n m R -=λ式中n=m+1，m+2，m+3……，上式称为里德伯公式。
对于每一个m ，上式可构成一个光谱系： m=1，n=2，3，4……赖曼系（紫外区）m=2，n=3，4，5……巴尔末系（可见光区）m=3，n=4，5，6……帕邢系（红外区）m=4，n=5，6，7……布喇开系（远红外区）3．3．玻尔的氢原子理论卢瑟福的原子核式结构模型能成功地解释α粒子散射实验，但无法解释原子的稳定性和原子光谱是明线光谱等问题。
原子的结构完整版PPT课件
工业领域应用
放射性同位素可用于材料 检测、无损探伤、辐射加 工等。
其他领域应用
放射性同位素还可用于科 学研究、环境保护、农业 生产等领域。
放射性同位素对环境影响及安全防护措施
对环境影响
放射性同位素衰变产生的射线会对环境和生物体造成危害，如污 染空气、水源和土壤等。
安全防护措施
为了保障人类和环境安全，需要采取一系列安全防护措施，如合 理选址、屏蔽防护、废物处理等。
放射性同位素概念及来源
放射性同位素定义
01
具有相同原子序数但质量数不同的同位素，能自发地放出射线
并转变为另一种元素。
放射性同位素来源
02
天然放射性元素和人工合成放射性元素。
放射性同位素衰变类型
03
α衰变、β衰变和γ衰变。
放射性同位素在医学、工业等领域应用
医学领域应用
放射性同位素可用于诊断 和治疗疾病，如放射性碘 治疗甲状腺疾病、PET扫 描等。
过渡元素位于周期表中间部分， 包括3~12列的元素。它们具有 多种氧化态和丰富的化学性质， 是构成众多合金和催化剂的重要
成分。
稀有气体元素
稀有气体元素位于周期表的最右 侧，它们具有稳定的8电子构型 （氦为2电子构型），化学性质 极不活泼，一般不易与其他物质
发生化学反应。
04
化学键与分子间作用 力
化学键类型及特点
分子间作用力影响物质的物理性质
分子间作用力主要影响物质的熔点、沸点、密度、硬度等物理性质。一般来说，分子间作用力越强，物质的熔点 、沸点越高，密度越大，硬度也越大。例如，氢键的存在使得水的熔沸点异常高，范德华力则主要影响由分子构 成的物质的物理性质。
05
原子光谱与能级跃迁
原子与原子核的组成
原子与原子核的组成原子是构成物质的基本单位，而原子核则是原子的核心部分。
本文将对原子和原子核的组成进行探讨。
一、原子的组成原子由三个基本粒子组成：质子、中子和电子。
1. 质子：质子是带正电荷的基本粒子，具有相对质量为1的单位质量，符号为“p”。
质子位于原子核中，用来确定原子的质量数和原子序数，每个元素的原子核都含有不同数目的质子。
2. 中子：中子是电中性的基本粒子，相对质量也为1，符号为“n”。
中子同样位于原子核中，中子的存在稳定了原子核的结构，起到缓解原子核内部质子间的排斥力的作用。
3. 电子：电子是带负电荷的基本粒子，质量极小，几乎可以忽略不计，符号为“e”。
电子绕着原子核以轨道的形式运动，通过电子能级来描述其能量状态。
二、原子核的组成原子核由质子和中子组成，其中质子数量决定了元素的原子序数和化学性质，中子数量则影响了原子核的质量。
1. 质子数：原子核中质子的数量被称为原子序数，用来区分不同元素。
例如，氢的原子核只含有一个质子，原子序数为1；氧的原子核含有8个质子，原子序数为8。
2. 中子数：原子核中中子的数量可以不同，同一个元素的不同同位素就是指具有相同质子数但中子数不同的原子核。
同位素的存在使得原子核具有不同的质量，例如氢同位素有氘（氢-2）和氚（氢-3）。
三、原子与原子核的相互作用原子的稳定性与原子核的结构有关，其中电子云与原子核之间的相互作用起到重要的作用。
1. 核吸引力：原子核中的正电荷对绕核运动的电子产生吸引力，它们之间的相互作用力保持了电子在原子周围的运动。
这种吸引力使得电子保持在稳定的轨道上。
2. 电子云：电子云是由电子在原子周围所形成的区域，是负电荷的集中区域。
它的形状和分布决定了原子的大小和化学性质。
电子云也能够屏蔽原子核对外部电子的吸引力，因此影响了原子的化学反应性。
3. 核力与电子排斥力：原子核中的质子之间存在互相排斥的力，这是由于质子间的电荷相互作用引起的。
中子的存在能够缓解这种排斥力，保持原子核的稳定性。
2020高考备考物理重难点《原子结构和原子核》(附答案解析版)
重难点10 原子结构和原子核【知识梳理】一、氢原子光谱、氢原子的能级、能级公式 1．原子的核式结构（1）电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子。
（2）α粒子散射实验：1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来。
（3）原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。
2．光谱 （1）光谱用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长（频率）和强度分布的记录，即光谱。
（2）光谱分类有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱。
有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱。
（3）氢原子光谱的实验规律巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2，（n ＝3,4,5，…），R 是里德伯常量，R ＝1.10×107 m －1，n 为量子数。
3．玻尔理论（1）定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。
（2）跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝E m －E n 。
（h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34 J·s ） （3）轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。
原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。
4．氢原子的能级、能级公式 （1）氢原子的能级 能级图如图所示（2）氢原子的能级和轨道半径①氢原子的能级公式：E n＝1n2E1（n＝1,2,3，…），其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV。
2021版高考物理大复习通用版：原子结构和原子核含答案
(2)原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。
二、氢原子光谱
1．光谱：
用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。
2．光谱分类
3．氢原子光谱的实验规
律：巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式
1
λ
＝R(
1
22
－1
n2
)，(n＝3,4,5，…，R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1)。
4．光谱分
析：利用每种原子都有自己的特征谱线可以用来鉴别物质和确定物质的组成成分，且灵敏度很高。
在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义。
三、氢原子的能级、能级公式
1．玻尔理论。
大学物理基础知识原子与原子核的结构
大学物理基础知识原子与原子核的结构大学物理基础知识：原子与原子核的结构原子与原子核是物质世界的基本组成部分，对于理解物质性质和物质转化过程具有重要意义。
本文将介绍原子与原子核的结构，包括原子的组成、原子核的构成以及原子的稳定性等内容。
一、原子的组成原子由原子核和电子构成。
原子核位于原子的中心，带有正电荷，质量较大；电子绕核运动，带有负电荷，质量较小。
原子核中包含两种粒子：质子和中子。
质子带有正电荷，质量约为1.6726×10^-27千克；中子不带电荷，质量约为1.6749×10^-27千克。
二、原子核的构成原子核由质子和中子组成，质子和中子共同维持了原子核的稳定性。
质子和中子的数目决定了原子核的质量数和原子的同位素。
质子和中子都存在于原子核的能级中，能级较低的排在内侧，能级较高的排在外侧。
三、原子的稳定性原子的稳定性与原子核中质子和中子的比例有关。
当质子和中子的比例适当时，原子核相对稳定；当比例失去平衡时，原子核变得不稳定，容易发生放射性衰变。
原子核的稳定性可以通过核素的存在时间来衡量，稳定的核素存在时间较长，不稳定的核素则具有较短的存在时间。
四、原子核的力原子核内部存在着强相互作用力和库伦排斥力。
强相互作用力是一种相互吸引的力，使得质子和中子能够在原子核内紧密结合；库伦排斥力是质子之间的排斥力，使得原子核维持一定的稳定结构。
在原子核中，强相互作用力的作用要大于库伦排斥力，从而使得原子核保持相对稳定。
五、原子的结构模型原子的结构模型有很多种，其中最为常用的是玻尔模型和量子力学模型。
玻尔模型将电子的运动描述为绕着核心的轨道运动，提出了能级概念。
量子力学模型则是基于波粒二象性提出的，将电子视为波函数存在于原子核周围的云中，且存在于不同的能级中。
六、元素周期表与原子核结构元素周期表是按照原子核结构的特点将元素排列整齐的表格。
元素周期表按照原子核中质子的数目和电子的排布规律来确定元素的位置。
原子结构模型(自编修改)
原子模型：原子是坚实的、 不可再分的实心球。
英国化学家道尔顿 （J.Dalton , 1766~1844)
汤姆生原子模型
1897年，汤姆生发现原 子内有带负电的电子， 原子是一个平均分布着 正电荷的球体，其中镶 嵌着许多电子
卢瑟福的实验
用α 粒子去轰击金箔,大多数粒子都 直接穿过金箔,少数只产生很小的偏 转,然而的极少数的粒子会反弹回去.
不断完善，不断修正的过 程.
二、原子的结构
1、原子是由居于中心的原子核和
绕核作高速运动的电子构成的
原 子 核外电子 带负电 （每个电子带一个单位的负电荷）
原子核
带正电
注意：由于原子核所带的正电荷与核外电子所带的负电荷数量 相等、电性相反，所以原子不带电。
2、原子核的结构：
质子
原子核
中子 经测定：质子带正电（一个质子带一个单位的正电荷）
原子 碳-12 碳-13 碳-14
质子数 6 6 6
中子数 6 7 8
把核电荷数为6（即质子数为6）的所有的氧原 子统称为碳元素
原子 氦-4 氦-5 氦-6 质子数 中子数
2 2 2
2 3 4
把核电荷数为2（即质子数为2）的所有的氧原 子统称为氦元素
注意
1.不同种元素的本质区别是：核电荷数（或质子数） 不同。即：质子数决定元素种类 2.元素 是同一类原子的“总称”，是一个宏 观概念， 因此元素只讲种类，不讲个数。
氯原子得到一个电 子成为一个带负电 的微粒，叫氯离子 。
阳离子：带正电的原子 或原子团。 阴离子：带负电的原子 或原子团。
二、离子
1.带电的原子（或原子团）叫离子 2.离子也是构成物质的一种微粒。
3.构成物质微粒共有分子、原子、离子。
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学习目标 1.知道卢瑟福的α粒子散射实验和原子的核式结构 及原子核的组成． 2 .知道原子核的组成及同位素的概念． 3 .知道什么叫质量亏损，理解质能方程． 4 .知道什么是核能并能计算核反应中放出的核 能．
学习目标
课前
节
课堂互动讲练
知能优化训练
原子核的组成
例2 元素X的原子核可用符号X表示，其中a、b 为正整数，下列说法中正确的是( ) A．a等于此原子核中的质子数，b等于此原子核 中的中子数 B．a等于此原子核中的中子数，b等于此原子核中 的质子数 C．a等于此元素的原子处于中性状态时核外电子 数，b等于此原子核中的质子数加中子数 D．a等于此原子核中的质子数，b等于此原子核 中的核子数
课前自主学案
一、原子的核式结构模型 1．α粒子散射实验 用α粒子照射金箔后，绝大多数α粒子仍大致沿 原来的方向前进，但少数α粒子发生了__较__大_的 偏转． 2．核式结构模型 在原子的中心有一个很小的核，叫_原__子__核__， 原子的全部正_电__荷____和几乎全质部量_____都集中在 原子核里，带负电的电_子____在核外的空间绕核运 动．原子直径的数量级为10_－_1_0___m，原子核直 径的数量级1为0－_1_5 _____m.
原子，互称为同位素．同位素具有相同的化学性
质．
三、质能方程 1．核反应：如果某种粒子与原子核发生相互作用， 导致核的组成或核的状态发生了变化的过程叫核 反应． 2．核能：蕴藏在_原__子_核___中的能量称为核能． 3．质能方程：E＝__m_c_2_，其中c表示光__速___． 4．质量亏损：原子核的质量比组成它的所有质子 和中子的质量之和略_小_的现象．
以原子中一定存在带正电的物质，但是汤姆生的
原子模型就不能解释α粒子的散射现象，所以α粒 子发生大角度散射的主要原因不能直接说是原子
中有正电荷的作用，而是正电荷集中在原子核中
的原因，故A选项错误，B选项正确；只有少数
α粒子发生大角度散射，证明原子存在一个集中 全部正电荷和几乎全部质量的很小的原子核，即 C选项正确；使α粒子发生大角度散射的原因是受 到原子核的库仑斥力，所以为使散射实验现象更 明显，应采用原子序数大的物质，若改用原子序 数小的物质做实验，α粒子受到原子核的库仑斥 力小，发生大角度散射的α粒子越少，则D选项正 确，所以符合题意的选项是A. 【答案】 A
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核心要点突破
一、α粒子散射实验与核式结构的建立 1909～1911年卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金 箔的实验，获得了重要的发现． 1．实验装置：(如图3－2－1)由放射源、金箔、 荧光屏等组成．
图3－2－1
2．实验现象与结果 绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前 进，但是有少数α粒子发生了较大角度的偏转；极少 数α粒子偏转角超过90°，有的几乎达到180°，沿 原路返回．α粒子散射实验令卢瑟福万分惊奇．按照 汤姆孙的原子结构模型：带正电的物质均匀分布， 带负电的电子质量比α粒子的质量小得多．α粒子碰 到电子就像子弹碰到一粒尘埃一样，其运动方向不
会发生什么改变．但实验结果出现了像一枚炮弹碰
到一层薄薄的卫生纸被反弹回来这一不可思议的现
象．卢瑟福通过分析，否定了汤姆孙的原子结构模 型，提出了核式结构模型．
3．原子的核式结构 卢瑟福依据α粒子散射实验的结果，提出了原子的 核式结构：在原子的中心有一个很小的核，原子 的全部正电荷和几乎全部质量都集中在核内，这 个核叫做原子核，带负电的电子在核外的空间运 动着．
课堂互动讲练
对α粒子散射实验理解
例1
关于α粒子散射实验，下述不正确的
是( )
A．α粒子发生大角度散射的主要原因是原子中
有正电荷的作用
B．α粒子发生大角度散射的主要原因是原子中原
子核的作用
C．只有少数α粒子发生大角度散射的原因是原子 的全部正电荷和几乎全部质量集中在一个很小的 核上 D．相同条件下，换用原子序数越小的物质做实 验，沿同一偏转角散射的α粒子越少 【精讲精析】 原子显电中性，电子带负电，所
二、原子核的组成 1．质子：1919年卢__瑟__福___用α粒子轰击氮核，打
出一种粒子，并测定出了它的电荷与质量，知道它 是氢原子核，把它叫做质子，用符号p___表示． 2．中子：质量非常接近质子的_不__带__电__粒子，用 符号n___表示． 3．核子：质子和中子通称为核子，原子核由核子
组成． 4．同位素：具有相同_质__子__数而中__子___数不同的
4．核式结构对散射实验现象的解释 α粒子穿过原子时，如果离核较远，受到的库仑斥 力就很小，运动方向也就改变很小．只有当α粒子 与核十分接近时，才会受到很大的库仑斥力，发 生大角度的偏转．由于原子核很小，α粒子十分接 近它的机会很小，因此绝大多数α粒子基本上仍按 直线方向前进，只有极少数发生大角度的偏转．
变式训练1
在α粒子散射实验中，我们并没
有考虑到α粒子跟电子碰撞，这是因为( )
A．电子体积非常小，以至于α粒子碰不到它
B．电子质量远比α粒子的小，所以它对α粒子运
动的影响极其微小
C．α粒子跟各个电子碰撞的效果相互抵消
D．电子在核外均匀分布，所以α粒子受到电子作
用的合外力为零
解析：选B.α粒子的质量大约是电子质量的7300 倍，它们之间发生相互作用时，动量的改变相等， 因此α粒子与电子碰撞就像飞行的子弹碰到一粒 尘埃，电子对α粒子的作用是微不足道的，可以 忽略．
二、原子核的组成 1．原子核由质子和中子组成．质子和中子统称 核子． 2．质子数：原子核中的质子个数，叫做原子核 的质子数． 3．电荷数：原子核所带的电荷等于核内质子所 带电荷的总和，所以原子核所带的电荷都是质子 电荷的整数倍，这个整数叫做原子核的电荷 数．用Z表示．
4．质量数：原子核的质量等于核内质子和中子的 质量之和，质子和中子的质量几乎相等，所以原 子核的质量近似等于核子质量的整数倍，这个整 数叫做原子核的质量数，用A表示． 5．原子核的常用符号是X；X为元素符号，Z为电 荷数，A为质量数．核电荷数＝质子数(Z)＝元素 的原子序数＝核外电子数． 质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数．