人类认识物质构成史
人类认识物质构成史
周期表不仅揭示了元素的性质和规律，还为预测新元素和合成新材 料提供了指导。
电磁理论与物质构成的关系
麦克斯韦的电磁理论
英国物理学家麦克斯韦建立了电磁场理论，揭示了电磁波 的存在和传播规律，为电磁学的发展奠定了基础。
电磁波与物质相互作用
电磁波与物质相互作用时，会引起物质的电学和磁学性质 的变化，从而揭示了物质构成的电磁本质。
物质构成的电磁模型
根据电磁理论，可以建立物质的电磁模型，如电子云模型、 化学键的电磁理论等，进一步深入理解了物质的构成和性 质。
近代物理学对物质构成的深入探索
量子力学的建立
20世纪初，量子力学的建立揭示 了微观粒子（如电子、光子等） 的波粒二象性和不确定性原理， 为理解物质的微观结构提供了全
新的理论框架。
阿拉伯学者对炼金术的研究也促进了人类对 物质构成的认识，他们试图通过炼金术将贱 金属转化为贵金属，探索物质的本质和转化 规律。
欧洲经院哲学家对物质构成的探讨
1
欧洲经院哲学家在中世纪对物质构成进行了深入 的探讨，他们提出了许多关于物质本质和构成的 哲学理论。
2
一些经院哲学家认为物质是由四种基本元素（土、 水、气、火）构成的，而另一些则主张物质是由 原子或微粒构成的。
对未来科学探索的展望
01 02 03
深入研究物质的微观结构
尽管我们已经对物质的基本组成和性质有了一定的认识， 但物质的微观结构仍然是一个充满未知的领域。未来的科 学探索将继续深入研究物质的微观结构，揭示更多关于物 质本质和规律的秘密。
探索新的物质形态和性质
随着科学技术的不断发展，我们有可能会发现新的物质形 态和性质。例如，高温超导、拓扑物态等领域的研究可能 会揭示出全新的物质形态和性质，为未来的科学探索带来 新的机遇和挑战。
原子认识过程发展史
原子认识过程发展史一、古希腊时期的原子理论原子认识过程的发展可以追溯到古希腊时期。
古希腊哲学家德谟克利特提出了原子理论，认为物质是由不可再分割的原子构成的。
他认为，原子具有不同的形状和大小，它们通过组合和分离形成不同的物质。
这一理论为后来的科学家提供了重要的思想基础。
二、约翰·道尔顿的原子学说在19世纪初，英国化学家约翰·道尔顿提出了原子学说，对原子认识过程进行了进一步的发展。
道尔顿认为，原子是不可再分割的粒子，每种元素都由不同种类的原子组成。
他还提出了化合物的概念，认为化合物是由不同元素的原子按照一定比例结合而成的。
这一理论为化学的发展奠定了基础，并成为后来原子认识过程的重要里程碑。
三、汤姆逊的电子发现在19世纪末，英国物理学家约瑟夫·汤姆逊进行了一系列实验，发现了电子的存在。
他利用阴极射线管实验观察到，阴极射线是由带负电的粒子组成的。
汤姆逊提出了“面包糠模型”，认为原子是一个带正电的球体，电子均匀分布在球体内部。
这一发现揭示了原子内部结构的一部分，对原子认识过程的发展起到了重要的推动作用。
四、卢瑟福的金箔散射实验在20世纪初，英国物理学家欧内斯特·卢瑟福进行了著名的金箔散射实验，进一步揭示了原子内部结构。
他发现，大部分阿尔法粒子直接穿过金箔而无明显偏转，但少数阿尔法粒子发生了明显的偏转。
根据实验结果，卢瑟福提出了“太阳系模型”，认为原子核带正电，电子围绕核运动，原子是空洞的。
这一模型对原子认识过程的发展具有重要意义，为后来的量子力学理论提供了重要线索。
五、波尔的量子理论在20世纪初，丹麦物理学家尼尔斯·波尔提出了量子理论，对原子认识过程进行了革命性的突破。
波尔认为，原子的能级是量子化的，电子只能在特定的能级上运动，并且在能级间跃迁时会吸收或释放能量。
他的理论成功解释了氢原子光谱的规律，被称为“波尔模型”。
这一理论为原子认识过程的发展开辟了新的方向，也为量子力学的发展奠定了基础。
人类对原子结构的认识——原子结构模型的演变
人类对原子结构的认识——原子结构模型的演变人类对原子结构的认识是一个逐步演变的过程。
从古希腊时期开始，人们对原子的概念就存在一定的认识，但是直到近代才逐渐了解原子的真正本质和结构。
本文将从古希腊时期的原子概念开始，主要介绍原子结构模型的演变过程，包括汤姆逊模型、卢瑟福模型和波尔模型，直到现代的量子力学模型。
古希腊时期，由于实验条件的限制，人们对原子的概念还比较朦胧。
古代哲学家德谟克利特首次提出“原子”的概念，原子是构成世界万物的最基本单位，它们具有不可分割的性质。
然而，这仅仅是一种哲学上的假设，没有经过科学实验的验证。
到了19世纪末，随着科学实验技术的进步，科学家对原子的理解逐渐深入。
在这个时期，英国科学家约翰·道尔顿提出了道尔顿原子论。
他认为，所有物质都是由不可分割的小颗粒（道尔顿原子）构成的，每种物质由不同类型的原子组成。
这个理论为解释化学反应和元素周期性表提供了重要的基础。
然而，到了20世纪初，科学家们发现了一些无法用道尔顿原子论解释的实验现象。
1904年，英国物理学家汤姆逊提出了汤姆逊模型，也被称为“葡萄干糕布模型”。
他认为，原子是一个正电荷球体，而电子则均匀地分布在球体内部，就像葡萄干糕布一样。
这个模型解释了电子的存在和负电荷，但没有考虑到原子中的正电荷分布。
1909年，英国物理学家卢瑟福进行了著名的金箔散射实验，这个实验改变了人们对原子结构的认识。
实验结果表明，大部分α粒子通过金箔而无明显偏转，但一小部分α粒子发生了大角度的散射。
基于这个实验结果，卢瑟福提出了卢瑟福模型，也被称为“太阳系模型”。
他认为，原子是由一个小而密集的带正电荷的核心，以及围绕核心运动的电子组成。
这个模型解释了实验结果，卢瑟福还通过核和电子的质量和电荷比计算出了核的大小。
然而，卢瑟福模型仍然存在一些问题。
根据经典电磁理论，一个加速的电子应该会辐射能量并从核中坠落，但事实上我们并没有看到这种现象。
为了解决这个问题，1913年，丹麦物理学家尼尔斯·波尔提出了波尔模型。
1.3人类对原子结构的认识
13
3.如何表示原子的组成？ 质量数 —— A ——元素符号 核电荷数 —— Z （核内质子数）
X
原子 Z X
A
原子核
质子（Z）
中子（N＝A - Z）
核外电子（Z）
填表：
微粒 氯原子 钠离子 硫离子
80 35
质量数
35
216
中子数
18
12 16
电子数
17
10 18
Br
80
什么是质量数？A zX的含义是什么？
第三单元 人类对原子结构的认识
认 识 原 子 核
原子结构
质子（+）
原子核 中子（不带电）
原子
核外电子（-）
电性：
质子数 = 核电荷数 = 核外电子数
练习：1、填表
微粒符号 质子数
Cl17
核外电子数
18 18 X-n Y
K+
Mn+ Mm-
19
X Y-m
练习：2、填表
练习1
请用
A Z
X
表示表1-8中原子的组成
练一练：某原子，Z=6 N=6 则 A= 12 12C
6
某原子，Z=6 N=8 则 A= 14 14 C
6
质量数 —— A 核电荷数 —— Z （核内质子数）
X
——元素符号
含义：代表一个质量数为A、质子数为Z的原子。
原子 X
A Z
质子（Z） 原子核 中子（N＝A - Z） 核外电子（Z）
a
b
+d
Xe
c
a、b、c、d、e各代表什么？
a——代表质量数； b——代表核电荷数； c——代表离子所带电荷数； d——代表化合价 e ——代表原子个数
第1讲 人类对原子结构的认识
第1讲人类对原子结构的认识1．构成物质的微粒构成物质的微粒有原子、分子和离子。
原子是化学变化中的最小微粒，能直接构成物质，如金刚石、石墨等。
分子是构成物质的一种微粒，更多的研究结果表明，分子是由原子结合而成的，如：He、O2、O3、H2O、CO2、H2SO4等。
原子可以通过得到或失去电子形成离子，离子也是构成物质的微粒，如氯化钠就是由Na＋和Cl－构成的。
2．原子原子的英文名(Atom)是从äτομοζ(atomos，“不可切分的”)转化而来。
很早以前，希腊和印度的哲学家就提出了原子的不可切分的概念。
17和18世纪时，化学家发现了物理学的依据：对于某些物质，不能通过化学手段将其继续的分解。
19世纪晚期和20世纪早期，物理学家发现了亚原子粒子以及原子的内部结构，由此证明原子并不是不能进一步切分。
原子是一种元素能保持其化学性质的最小单位，一个原子包含有一个致密的原子核及若干围绕在原子核周围带负电的电子，原子核由带正电的质子和电中性的中子组成。
在原子中，质子数与电子数相同，原子表现为电中性。
如果质子数和电子数不相同，就成为带有正电荷或者负电荷的离子。
根据质子和中子数量的不同，原子的类型也不同，质子数决定了该原子属于哪一种元素。
原子是一个极小的物体，其质量也很微小，原子的99.9%的重量集中在原子核，其中的质子和中子有着相近的质量，目前可用扫描隧道显微镜观察并拨动单个原子，下图为超高真空多功能扫描隧道显微镜，中图为显微镜下的硅原子结构，右图为在扫描隧道显微镜下科学家拨动49个铁原子排列在钢表面上形成的一个圆形栅栏。
1．原子的组成原子是化学反应中的最小微粒，在化学反应中不可分割。
科学研究表明，绝大多数原子的原子核由质子和中子构成，质子、中子和电子的质量、所带电荷各不相同。
1个质子带1个单位的正电荷，1个电子带1个单位的负电荷，中子不显电性。
原子核内的质子数与原子核外的电子数相等，所以原子呈电中性。
高一化学人类对原子结构的认识
8个
18个
32个
2n2个
注意：多条规律必须同时兼顾。
核电荷数
01
原子符号
02
电子层
03
各层电子的数目
辨析原子结构示意图和离子结构示意图
离子结构示意图
注意：任何原子都有趋于8电子（或2电子）稳定结构的倾向，因此活泼的原子会发生电子得失
PART ONE
5、离子化合物的形成
共价化合物的形成
单击此处添加大标题内容
质子：决定元素的种类，与中子共 同决定原子的相对原子质量
A
同决定原子的相对原子质量
中子：决定原子的种类，与质子共
B
化学性质
电子：最外层电子数决定元素的
微粒数计算 ①
电子总数
质子总数
中子总数
D216O
1×2＋8
10
（2－1）×2 ＋（16－8）
3．玻尔的原子结构模型------发现核外电子的能量
玻尔把化学、放射性和光谱学方面的实验事实与原子结构模型联系在一起，在研究氢原子光谱产生的原因中发展了原子结构理论。1913年，玻尔提出了新的原子结构模型，其要点如下：
在原子中，电了不能沿着任意轨道绕核旋转，而只能沿着符合一定条件的轨道旋转。电子在轨道上运动时，不吸收或放出能量，处于一种稳定状态 原子中的电子在不同轨道运动时可具有不同的能量，电子运动时所处的能量状态称为能级。电子在轨道上运动时所具有的能量只能取某些不连续数值(电子能量是量子化的) 只有当电子从某一轨道跃迁到另一轨道时，才有能量的吸收或放出。当电子从能量较高的(E2)轨道跃迁到能量较低的(E。)轨道时，原子就放出能量。放出的能量转变为一个辐射能的光子，其频率可由两个轨道的能量差决定。玻尔提出的原子结构模型，揭示了光谱线与原子结构的内在联系。由于这一开拓性的贡献，玻尔获得了1922年诺贝尔物理学奖。
2.3.1人类认识原子结构的历程 原子核的构成(课件)-高一化学(新教材苏教版必修第一册)
科学家对物质结构的进一步研究证实，物质是由原子构成，原 子由质子、中子、电子等微粒构成，基于对原子及其结构的认识， 人们可以更好好探索物质的组成、结构、性质及应用，可以根据需 要制备各种不同性能的物质。
人类认识原子结构的历程
随着自然科学的发展，人类对原子结构的确认识经历了一段曲折的历程， 科学家依据实验获得的数据，提出了各种假说和模型，逐步提示了原子结构 的奥秘。
思考：什么是元素？谁决定了元素的种类？同一种元素含有的中子 数目一定相同吗？同一种元素只有一种原子吗？
原子核的构成
1、元素：___具_有__相_同__核_电__荷_数__的__同_一__类_原__子_的__总_称__。_____
2、核素：具__有_一__定_质__子_数__和__一_定__中_子__数_的__一__种_原__子_称__为_一__种__核_素__
2、同位素在考古中的应用 考古学家们挖掘出生物化石，如何较准明地测定 其年代呢？同位素在考古断代上功不可没。生物 化石中含有14C。在生物死亡前，由于生命活动伴 随体内含碳元素物质与自然界中碳元素的交换， 生物体中14C所占碳原子的比例和大气中14C所占 碳原子的比例相同。大气中14C所占破原子的比例 是恒定的。但当生物体死亡后，其体内的14C和大 气中的14C停止交换，生物体内的14C所占碳原子 比例因衰变而减少，每5730年14C就减少一半。因 此，测定出土文物或化石中14C所占碳原子比例， 与大气中的恒定值进行比较，就可以测算出其死 亡的年代。
相对原子质量
AZX
F
9
10
19
18.998
199F
Na 11 12
23
22.990
人类对物质微观结构层次的认识
人类对物质微观结构层次的认识
人类对物质微观结构层次的认识是科学和技术发展的重要基础。
随着科学技术
的不断进步，人类对物质微观结构的认识也得到了极大的提升。
这一认识涵盖了从原子、分子、晶体到更小的粒子层次。
原子是构成物质的基本单位，是物质微观结构的基石。
通过透射电镜、扫描电
镜等先进仪器的运用，科学家们可以直接观察到原子的结构和行为。
他们发现，原子由中心的原子核和绕核运动的电子组成，电子在不同能级上进行轨道运动。
进一步，人类对分子的认识将我们的理解提升到了更高的层次。
分子由两个或
多个原子结合而成。
科学家们使用光谱学和分子结构分析等方法，能够研究分子的形状、化学键和相互作用。
这一认识为我们深入了解物质的性质和反应机理提供了基础。
在晶体层面，物质的微观结构也得到了深入研究。
晶体是由精确排列的原子或
分子构成的固体。
通过X射线衍射和电子衍射等技术，科学家们可以确定晶体的
结构，并通过研究晶体的特征，揭示出物质在微观层面上的行为。
而随着科技的进步，人类对更小的微观结构——如亚原子粒子、量子尺度的粒
子等的认识也在不断发展。
粒子物理学的发展使人们对基本粒子、强、弱、电磁相互作用有了更深入的认识，改变了我们对物质微观结构的认识。
总而言之，人类对物质微观结构层次的认识是科学研究和技术创新的重要基础。
通过多种研究方法和技术手段，我们能够不断提升对原子、分子、晶体和更小粒子的认知水平，从而推动科学发展和技术进步，为人类创造更美好的未来。
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各种各样的物质
铜 食盐晶体
水
金刚石
二氧化碳
模型
水由＿＿水＿分＿子＿＿构成
金刚石由＿碳＿原＿子＿构成 铜由＿铜＿原＿子＿构成
分子、原子、离子是 三种构成物质的微粒
二氧化碳由＿二＿氧＿化＿碳＿分＿子构成
食盐由道尔顿提出了原子论，指出：“一 切物质都是由最小的不能再分的粒子——原 子构成。原子是坚实的、不可再分的实心球。 道尔顿还用小圆圈、小球代替原子，引进了 模型的概念。
请说说质子和中子分别由哪几个夸克构成？
质子
原子核
（+）
中子
原 （+）
子 电子 （不带电）
夸克
（－）
核电荷数=质子数=核外电子数
水的结构层次
科学史10
1990年，爱德华·维顿提出了一个具有二度空 间的弦理论，弦是一门理论物理学上的学说。理 论里的物理模型认为组成所有物质的最基本单位 是一小段“能量弦线”，大至星际银河，小至电 子，质子，夸克一类的基本粒子都是由这种二度 空间的“能量线”所组成。中文的翻译上，一般 是译作“弦” 。
1. 元素的概念：
具有相同核电荷数（即核内质子数）的同一类
原子的总称。
Ca
2. 元素符号
大写 小写
3. 元素符号表示的意义：
碳元素
1个碳原子 3C ---3个碳原子
C
碳单质
碳元素的相对原子质量是12
科学史13
1869年3月，俄国化学家门捷列夫 （1834-1907 ）公开发表了论文《元素属性 和原子量的关系》，列出了周期表，提出了 元素周期律──元素的性质随着元素原子量 的递增而呈周期性的变化。
丹麦物理学家波尔 （N.Bohr,1885~1962)
科学史8 电子云是1926年奥地利学者薛定谔在德
布罗伊关系式的基础上，对电子的运动做了适当的
数学处理，提出了的著名的薛定谔方程式。这个方
程式的解，如果用三维坐标以图形表示的话，就是
电子云。
电子云是一种形象化的比
喻，电子在原子核外空间
的某区域内出现，好象带
道尔顿在著作中说：“一切物质是由大量的、 极其微小的微粒（原子）构成。这些粒子通过引 力作用而相互结合成物质。人们不可能创造出新 的原子，也不可能将原子进一步分割。人们所能 实现的变化只能是把结合在一起的原子分开或将 分开的原子重新组合起来”。有人对其观点作了 如下修正，你认为其中正确的是（① ② ）。
科学史11
19世纪初，英国科学家阿斯顿用质谱仪测定出 氯的原子量有35和37两种。但他不是化学家，不 能把这一工作深入下去。1910年英国的索迪首先 提出同位素概念：在周期表里的位置相同而原子 量不同的原子互称同位素。
原子的“孪生兄弟”同位 素
科学史12
19世纪初贝采里乌斯发展化学中作出了 重要贡献，他第一次采用现代元素符号并公 布了当时已知元素的原子量表，他发现和首 次制取了硅、铣、硒等好几种元素，他的卓 著成果，使他成为19世纪的一位赫赫有名的 化学权威。
①“一切物质”应改为“有的物质”。
②“人们所能实现的变化”应限定为化学变化， 不包括其他变化
③ “不能创造或分裂原子”应指“用任何方法 都不能创造或分裂原子”
科学史3
1811年意大利化学家阿 伏加德罗提出了分子学说： 认为原子虽然是构成物质 的最小微粒，但并不能独 立存在。原子只有相互结 合在一起，形成一个新的 微粒即分子后，才可能独 立存在。
负电荷的云笼罩在原子核
的周围，人们形象地称它
为“电子云”。它是最接
近原子本质的模型。
道尔顿实心球模型 汤姆生的西瓜模型 卢瑟福行星绕太阳模型
请谈谈人类认识原 子内部构造的历史
玻尔分层模型
电子云模型
有待同学们将 来去发展充实
？
科学史9
至于有没有更小的微粒，人 们在不断在摸索。1964年，美 国科学家盖尔曼提出了关于强 子结构的夸克模型。丁肇中等 人于1974年发现了夸克对。目 前普遍认为，质子和中子都是 由被称为u夸克和d夸克的两类 夸克组成，且质子和中子都由 三个夸克组成。u夸克的带电量 为+2/3基元电荷，d夸克的带电 量为-1/3基元电荷。
根据实验，卢瑟福在1911年提出原子有核 模型：原子是由居于原子中心的带正电的原 子核和核外带负电的电子构成。原子核的质 量几乎等于原子的全部质量，电子在原子核 外空间绕核做高速运动。就像行星环绕太阳 运转一样。
科学史7 1913年丹麦科学家波尔改进了卢瑟福的原子核
式结构模型，认为：电子在原子核外空间的一定 轨道上分层绕核做高速的圆周运动。
已知的元素 科学
有110多种
有序 排列
元素周期表
科学史14
1977年8月，国际化学会无机化学分会做出一 项决议：从104号元素以后，不再以人名、国名来 命名，一律以新元素的原子序数的拉丁文缩写来命 名，即nil—0，un—l，bi一2，tri一3，quad一4， pent一5，hex一6，sept一7，oct一8，enn一9。 照此规定，第104号元素的拉丁文名称按 “un+nil+quad+ium（词缀）”应为 “Unnilquadium”，元素符号定为“Unq”，第 105号元素的拉丁文名称为“Unnilpentium”，元 素符号为“Unp”，依此类推。
并提出了原子模型：原子是一个 球体，正电荷均匀分布在整个球 体内，电子像面包里的葡萄干那 样镶嵌在其中。
科学史6
1911年卢瑟福和他的助手
在曼彻斯特大学做了著名实
验:用α粒子去轰击金箔,卢
瑟福说:“好像你用一炮弹去
轰击一张薄纸,而炮弹返回把 英国科学家卢瑟福
你打中。”
（E.Rutherford,1871~1937)
科学史4
1860年，意大利人康尼查罗在《化学 哲学教程提要》中指出了测定分子量和原 子量的正确方法,并指出科学中的相对原 子质量的概念。最终使原子—分子学说确 立起来。它的直接后果就是导致了元素周 期律和化学结构理论的诞生，使化学史翻 开了新的一页。
科学史5
1858年“阴极射线”被发现， 它是由什么组成的，一直众说纷 纭。1897年，汤姆生走上了科学 实验的舞台，用不同的方法测定 了阴极射线粒子是电子。
第四册第一章第一至第五节复习
科学史1 我国东周时期伟大的思想
家、哲学家庄子（公元前369－公 元前286年）曾有下列论述：“一尺 之棰（小木棍），日取其半，万世 不竭。”其意指“物质是无限可分的”。
公元前460－公元前370年 ，古希 腊哲学家德谟克利特曾有“世界 万物均是由不连续的微粒构成” 的论述。