卢瑟福原子结构模型波尔原子结构模型
原子结构演变的5个阶段
原子结构演变的5个阶段原子结构是材料科学重要的基础概念之一。
从19世纪末到20世纪初，科学家们开始探索原子的结构。
在不断的探索、研究和实验中，人们逐渐认识到了原子结构的复杂性和演变历程。
本文将介绍原子结构演变的5个阶段。
第一阶段：罗瑟福的阿尔法粒子散射实验1909年，英国科学家罗瑟福通过研究阿尔法粒子散射实验得出了原子模型。
这个模型认为原子由带正电的原子核和负电子组成，而电子分布在原子核之外。
这个模型为后来的原子核模型打下了基础。
第二阶段：卢瑟福-玻尔原子模型1913年，丹麦物理学家玻尔在研究氢原子光谱时提出了一个新的原子模型，被称为卢瑟福-玻尔原子模型。
这个模型认为原子是由带电质子和不带电的中性粒子组成的。
电子围绕原子核旋转，每条轨道对应不同的能量水平。
第三阶段：量子力学的发展随着量子力学的发展，原子的结构变得更加复杂。
量子力学认为原子的能量是量子化的，而不是连续分布的。
通过研究原子的波函数和能量状态，科学家们得出了原子的电子云结构，即一个原子中电子分布的概率密度分布。
这为化学分子和材料科学的研究奠定了基础。
第四阶段：原子核模型的发展在量子力学理论基础上，原子核模型得到发展，并确定了元素周期表。
原子核由带正电荷的质子和中性的中子组成。
质子数量不同的原子称为不同的元素。
不同的元素具有不同的化学性质和同位素。
第五阶段：超越原子的研究随着科学技术的发展，人们开始研究原子以外的更小、更基本的粒子。
通过加速器、探测器等尖端设备，科学家们研究了粒子物理学、核能等领域，揭示了一些重大问题，如弱相互作用、暗物质、暗能量等，为人类认识宇宙提供了新的契机。
总之，原子结构演变是一个在不断探索中不断发展的过程。
每个阶段都有其重要性，并且为后来的研究和探索奠定了基础。
我们应该把握历史机遇，用科学的方法深入研究原子结构，为未来的人类文明和科技进步做出贡献。
卢瑟福模型与玻尔模型
7 卢瑟福模型与玻尔模型在物理学史上，人类对微观世界的探索经历了宏观现象的观察和分析、通过科学研究建立假说、以回到实践中验证假说的正确性，并最终形成理论的这一科学的认知过程。
7。
.1卢瑟福原子结构模型1897年汤姆逊发现电子后，他本人曾经在1904年提出一个“面包加葡萄干”的原子模型，认为原子是一个带正电的球体，有一定数量的带负电的电子均匀地镶嵌在原子中，但这一模型很快被卢瑟福的原子有核模型所取代。
大约在1901年，卢瑟福与他的两个学生盖革和马斯敦做了历史上著名的“α粒子散射实验”。
结果发现，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数α粒子发生了较大的偏转，（有极少数α粒子的偏转角超过了900），甚至有极个别的α粒子被反向弹回，这一实验结果，是汤姆逊原子模型根本无法解释的。
下面提供的就是对“α粒子散射实验”进行的估算。
①用回旋加速器加速α粒子时，所加匀强磁场的磁感应强度B ＝0.5T ，回旋加速器D 盒的半径R ＝0.67m ，已知α粒子的质量276.6410m kg -=⨯,求被加速后α粒子获得的最大速度V α多大？其能量等于多少电子伏特？②设某次实验中，有一初速为V α的α粒子正对着金箔中某一金原子核运动，结果被反向弹回，试估算金原子的直径。
根据回旋加速器原理，最终α粒子被 从D 形盒的外缘处引出时，其最大速度qBR V m α=，它动能()22122k qBR E mV mα==。
将α粒子的量192 3.210q e C -==⨯等数据代入后，可以求得71.610/V m s α=⨯，138.610k E J -=⨯（约为5.4MeV ）。
在“α粒子散射实验”中，α粒子动能与电势能的总和保持不变，设α粒子从零势能位置以速度V α正对着金原子核运动，能够到达离原子核最近的距离为r ，由212QqmV k rα=得22kQq r mV α=，式中金原子核的电荷量为92279,9.010/Q e k N m C ==⨯⋅为静电力常 量，由此法示求出114.310r m -≈⨯，于是可以近似地认为金原子核的直径1428.610d r m -≈=⨯。
高中物理第2章原子结构第3节玻尔的原子模型第4节氢原子光谱与能级结构课件鲁科版选修3
定态 E1，辐射的光子能量为 hν＝E2－E1
基本 内容
假设
原子的不同能量状态对应于电子的不同运行轨道．原
子的能量状态是不连续的，电子不能在任意半径的轨 轨道 道上运行，只有轨道半径 r 跟电子动量 mev 的乘积满 假设 足下式 mevr＝n2hπ(n＝1，2，3，…)这些轨道才是可
对玻尔原子模型的理解 1.轨道量子化：轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的 数值． 模型中保留了卢瑟福的核式结构，但他认为核外电子的轨道是 不连续的，它们只能在某些可能的、分立的轨道上运动，而不 是像行星或卫星那样，能量大小可以是任意的量值．例如，氢 原子的电子最小轨道半径为 r1＝0.053 nm，其余可能的轨道半 径还有 0.212 nm、0.477 nm、…不可能出现介于这些轨道半径 之间的其他值．这样的轨道形式称为轨道量子化．
按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远， 氢原子的能量________(选填“越大”或“越小”)．已知氢原 子的基态能量为 E1(E1<0)，电子质量为 m，基态氢原子中的电 子吸收一频率为 ν 的光子被电离后，电子速度大小为 ________(普朗克常量为 h)． [思路点拨] 根据玻尔原子理论与能量守恒定律求解．
得到了氢原子的能级结构图(如图所示)．
n＝∞————————E∞＝0 ⋮
n＝5 ————————E5＝－0.54 eV n＝4 ————————E4＝－0.85 eV n＝3 ————————E3＝－1.51 eV n＝2 ————————E2＝－3.4 eV n＝1 ————————E1＝－13.6 eV
4.原子跃迁时需注意的几个问题 (1)注意一群原子和一个原子 氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个时刻只能处在某一 个可能的轨道上，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨 道时，可能的情况只有一种，但是如果容器中盛有大量的氢原 子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现．
卢瑟福原子模型与玻尔原子模型的区别
卢瑟福原子模型与玻尔原子模型的区别卢瑟福原子模型和玻尔原子模型就像两位科学家之间的“明争暗斗”。
说到卢瑟福，他可真是个聪明的家伙。
他发现原子中有个小小的“核心”，就像个“蛋黄”，周围环绕着电子。
这种想法可是颠覆性的哦，原本大家都以为原子是个“粥状”的东西，结果人家卢瑟福一出手，就告诉我们，嘿，里面有个“原子核”，真是让人大开眼界。
不过，问题来了，卢瑟福只给了我们一个初步的框架，没告诉我们这些电子是怎么“运转”的。
这就像你看到一辆跑车，知道它能跑，但却不知道它怎么启动一样。
玻尔就像是“救火队员”，来给这个模型“添砖加瓦”。
他在卢瑟福的基础上，提出了电子在特定轨道上运动的想法，真是“点睛之笔”。
玻尔把电子想象成在“轨道”上转的“小飞行员”，每个轨道都有自己的能量级。
就像一层层的“洋葱”，剥开来越剥越精彩。
玻尔的模型还引入了量子化的概念，意思是说，电子只能在某些特定的轨道上飞行，不能随便跑来跑去。
这简直就是给电子穿上了“安全带”，让它们不至于“乱飞”。
可卢瑟福的模型也不是“省油的灯”。
虽然他没有深入描述电子的轨道，但他的原子核概念确实为后来的研究奠定了基础。
就像你在沙滩上堆沙堡，先得有个基础，才能建得更高更稳。
卢瑟福还做了一些很酷的实验，用α粒子轰击金箔，结果大多数粒子都能穿过去，少数才会反弹，说明原子其实是个“大空壳”，这也为后来的原子研究铺平了道路。
玻尔的模型更进一步，虽然在现代看来，有些地方显得“有点幼稚”，比如说他把电子看作在固定轨道上转的“小球”，这可与我们现在的量子力学大相径庭。
但当时的科学界可对他刮目相看，毕竟他的模型成功地解释了氢原子的光谱线。
这就像你终于找到了能解开难题的“钥匙”，真是让人拍手叫好。
这两种模型的区别就像是两种不同的“风格”。
卢瑟福的模型偏向于描述原子的“结构”，而玻尔的模型则像是讲述电子的“行为”。
一是扎根于“实心”的原子核，另一个则飞翔在“轨道”的电子之间。
这也反映了科学探索的两个方向：一方面是探寻“物质”的本质，另一方面是理解“运动”的规律。
原子结构模型发展史
原子结构模型发展史原子结构模型发展史是物理学领域的一个重要研究方向。
它的发展经历了多位科学家的研究和贡献，最终形成了现代原子理论。
接下来，我们将按照时间顺序分步骤阐述原子结构模型的发展史。
1.道尔顿原子模型：1799年，英国科学家道尔顿提出了原子组成物质的理论。
他认为原子是各种元素的基本微粒，具有不同的质量和大小，且不可分割。
这是原子理论的起点。
2.汤姆逊原子模型：1897年，英国物理学家汤姆逊发现电子，证明了原子内存在电子的存在。
他提出了“西瓜切片”原子模型，认为原子是由一个带正电的球体和分布在球体内的带负电的电子构成的。
这种模型为后来的研究打下了基础。
3.卢瑟福原子模型：1911年，英国物理学家卢瑟福提出了原子核模型。
他通过阿尔法粒子轰击金箔实验，证实了原子核的存在，并指出原子核具有正电荷，电子则在原子核外绕行。
这是目前仍然被广泛接受的模型。
4.玻尔原子模型：1913年，丹麦物理学家玻尔发表了有关原子结构的文章，提出了玻尔原子模型。
他认为原子由电子围绕着原子核旋转，且电子只能沿着特定轨道运动。
这种模型为后来的原子结构理论提供了重要的参考依据。
5.量子力学理论：20世纪20年代，量子理论的发展引起了物理学界的广泛关注。
量子力学理论认为粒子具有波动性质，且只有在特定的能量状态下才能存在。
这种理论得到了广泛验证和应用，成为了现代原子结构理论的基础。
总之，原子结构模型的发展经历了多位科学家的研究和贡献，最终形成了现代原子理论。
每一次的突破都离不开前人的积累和启发，也为后人提供了宝贵的经验和思路。
只有通过不断的探索和研究，才能深入理解原子结构的本质，为未来的科学发展铺平道路。
原子结构复习
4、元素周期表分为哪些族？为什么副族元素又称为过渡元素？
答：分为主族、副族、0族。副族元素处于s区（主要是金属）和p区（主要是非金属）之间，处于金属向非金属过渡的区域，故称为过渡元素。
5、为什么元素周期表中非金属主要集中在右上角三角区内？
第一节、原子结构模型
一、原子结构模型的提出
1、道尔顿原子模型（1803年）：原子是组成物质的基本的粒子，它们是坚实的、不可再分的实心球。
2、汤姆生原子模型（1904年）：原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而形成了中性原子。（“葡萄干布丁模型”）
3、卢瑟福原子模型（1911年）：在原子的中心有一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电子在它的周围沿着不同的轨道运转，就像行星环绕太阳运转一样。（“卢瑟福核式模型”）
4、玻尔原子模型（1913年）：电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速的圆周运动。（“玻尔电子分层排布模型”）
5、电子云模型（1927年~1935年）：现代物质结构学说。（“量子力学模型”）
1、下列对不同时期原子结构模型的提出时间排列正确的是（）
①电子分层排布模型②“葡萄干布丁”模型③量子力学模型④道尔顿原子学说⑤核式模型
5、核外电子排布和价电子排布式
尝试写出19～36号元素K～Kr的原子的核外电子排布式。
钾K：1s22s22p63s23p64s1；
铬Cr：1s22s22p63s23p63d44s2；
铁Fe：1s22s22p63s23p63d64s2；
铜Cu：1s22s22p63s23p63d94s2；锌Zn：1s22s22p63s23p63d104s2；
玻尔的原子模型
通过多种实验手段验证了玻尔模型的正确性，进一步巩固 了其在物理学界的地位。
要点二
详细描述
除了氢原子光谱实验外，科学家们还通过其他多种实验手 段验证了玻尔模型的正确性。例如，通过测量原子的半径 、电子的轨道半径等物理量，并与玻尔模型的预测值进行 比较，发现实验结果与理论值相符合。这些实验验证进一 步巩固了玻尔模型在物理学界的地位，使其成为研究原子 结构和性质的重要理论框架。
05 玻尔模型的影响与后续发 展
对后世物理学家的启示
玻尔的原子模型为后续的物理学家提 供了研究原子结构的框架，为后续的 理论研究和实验验证奠定了基础。
玻尔模型强调了量子化概念在原子结 构中的作用，启发了后续物理学家对 量子力学的探索和发展。
对量子力学发展的影响
玻尔的原子模型是量子力学发展史上 的重要里程碑，为量子力学的发展提 供了重要的启示和基础。
玻尔模型的成功使得越来越多的物理 学家开始关注量子力学，进一步推动 了量子力学的发展和完善。
后续的原子模型研究
在玻尔模型之后，物理学家们不断改进和完善原子模型，提 出了各种不同的原子模型，如电子云模型、量子点模型等。
后续的原子模型研究进一步揭示了原子结构和性质的本质， 为材料科学、化学等领域的发展提供了重要的理论支持。
玻尔还提出了"定态"和"跃迁"的概念， 解释了原子光谱线的产生原因。
对现代科学的意义
玻尔的原子模型是现代量子力 学和原子物理学的基石之一， 为后续的理论和实验研究奠定
了基础。
该模型不仅解释了当时已知的 许多实验现象，还预测了一些 新的实验结果，如氢原子光谱
线的分裂和偏移。
玻尔的原子模型激发了科学家 们对原子结构和行为的研究兴 趣，推动了物理学和其他学科 的发展。
原子结构模型的演变
O 得 2e-
O2（- 带2个单位负电荷）
原子得失电子与化合价的联系P30
⒈金属单质Na、Mg能分别与非金属单质O2、Cl2反应生成氧 化物和氯化物，请写出这些氧化物和氯化物的化学式。
Na2O、MgO、NaCl、MgCl2 ⒉根据Na、Mg、O、Cl原子在反应中失去或得到电子
铜由铜原子直 接构成
食盐由离子构成
水由水分子构成
一、原子结构模型的演变：
1、道尔顿原子模型：提出原子论 原子是实心球
2、汤姆生原子模型：发现电子（带负电荷） “葡萄干面包式”
3、卢瑟福原子模型：发现原子核结构
带核的原子结构模型
4、玻尔原子模型:发现核外电子的能量
分层模型
5、现代原子模型:核外电子的运动和电子排
注意：多条规律必须同时兼顾。Βιβλιοθήκη 2、核外电子排布的表示方法：
①原子结构示意图：
原子核
电子层
原子核
第2层 第1层
第3层
+18 核电荷数
Ar
+18 2 8 8
原子核带正电
K层
L层
该电子
核电荷数
层上的
电子
该电子层上的电子数
M层
②离子结构示意图：
辨析原子结构示意图和离子结构示意图： 原 子：核内质子数＝核外电子数 阳离子：核内质子数 > 核外电子数 阴离子：核内质子数 < 核外电子数
元素、核素和同位素的关系：
核素 某种元素 核素 同位素
同位素的特性：
(1)化学性质几乎完全相同：
35 17
Cl、17
37
Cl
(2)物理性质不同：N不同，A不同，M不同，m不同
（3）原子个数百分比（即丰度）基本不变：
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电子层
第2层 原子核 第1层
原子核
+18
Ar
原子核带正电
该电子层 上的电子
+18
K层
2
8
8
核电荷数
Ar
L层 核电荷数 该电子层上的电子数
M层
教材P29
稀有气体元素原子电子层排布
各电子层的电子数
K 1 L 2 M 3 N 4 O 5 P 6 最外层电子数
元素 名称
元素 符号
氦
氖
He
Ne
2
2 8
例如 Na、Mg、Al 最外层电子数： 一般<4 得失电子趋势： 易失 元素性质： 金属性
金属元素
非金属元素
F、O、Cl 一般≥4 易得 非金属性
教材P30
Ｎa、Mg、Al 等活泼金属单质与F2、O2、Cl2等活泼非 金属单质发生反应生成的化合物中，金属元素和非金 属元素的化合价与其在反应中失去或得到电子的数目 存在一定的关系。请与同学共同探讨下列问题 ：
课堂检测：
2、用下面的结构示意图的字母填空：
（1）属于金属原子的是---------； （2）属于非金属原子的是------； （3）属于离子结构示意图的是-----； （4）具有稳定结构的是-------。
课堂检测：
3、已知最外层电子数相等的元 素原子具有相似化学性质。下列 原子中，与氧元素原子的化学性 质相似的是（ ） A.Ne B.Mg C.S D.C
Ｎa Mg O Cl
２
６ ７
-1
得1e-
3、原子核外电子数与元素化合价的关系
关系：元素化合价在数值上等于原子失去 或得到的电子数目（失为正，得为负）
①最外层电子数﹤4 时，容易失去电子 原子 化合价＝ ＋最外层电子数 ②最外层电子数≥4 时，容易得到电子
化合价＝ 最外层电子数－8
课堂检测： 1)原子核外电子是 分层 排布的 2)稀有气体由于核外电子排布达到 稳定结构，不与 其他物质反应。 3)金属元素的原子最外层一般 ＜4 个电子，在化 学反应中易 失去 电子形成与稀有气体原子电子 层排布相同的阳离子（稳定结构）。 4)非金属元素的原子最外层一般 ≥4 个电子，在 化学反应中易 得到 电子形成与稀有气体原子电 子层排布相同的阴离子（稳定结构）。 5)在化学反应中，原子核不发生变化，但原子 的最外层电子数 可能发生变化，元素的化学性质 主要决定于原子结构中的 最外层电子数目 。
3、由Mg、O你分别想到了哪些类似的原子， 它们在结构上有什么共同点？性质上呢？ 从中你能得到什么结论？
2、原子结构与元素性质的关系 （结构决定性质）
（1）稳定结构：原子既不容易失去电子又不容易得到 电子，即原子最外层是 8电子（He
（2）不稳定结构：原子容易失去或得到电子使最外层达 到 8电子（有些为2）稳定结构。
氩
氪 氙
氡
Ar
Kr Xe Rn
2
2 2 2
8
8 8 8
8
18 18 18 8 18 32 8 18 8
2 8 8 8 8 8
分析稀有气体的核外电子排布与其性质有什么联系？
教材P29
1、对比稀有气体的结构，分析Mg、O核外 电子排布特点？ 2、氧化镁是如何形成的?在变化过程中改 变的是什么微粒？
3、由Mg、O你分别想到了哪些类似的原子， 它们在结构上有什么共同点？性质上呢？ 从中你能得到什么结论？
1.金属单质Ｎa、Mg能分别与非金属单质Ｏ2、Ｃl2 发生反应生成氧化物和氯化物，请写出化学式．
Na2O 、MgO 、 NaCl、MgCl2
教材P30
2.根据Ｎa 、Mg、O、Cl原子在反应过程中失去 或者得到电子的数目和该原子的最外层电子数目, 推断其氧化物和氯化物中元素化合价．
元素 化合价 +1 +2 -2 原子最外层 电子数目 １ 失去（或得到） 电子数目 失1e失2e得2e-
现代原子结构学说: 电子云模型
二、原子核外电子排布
原子核
+2
电子层
+10
+18
He Ne
核电荷数
Ar
该电子层 上的电子
+1
+8
+12
H
O
Mg
1、原子核外电子的分层排布
电子层序数（n） 符号 1 2 3 4 5 6 7
K
L
M
N
O
P
Q
+12
Mg
原子结构示意图 为了形象、简单的表示原子的结构，人们就创 造了“原子结构示意图”这种特殊的图形。
• 哪项科学发现，使化学成为了一 门真正的科学？ 道尔顿的原子论 近代化学之父 微雨旁的大滴墨迹
道尔顿不是那种天资卓著的人,但 他勤奋,刻苦,百折不挠.以他做气象 观测记录一事为例,从21岁开始做 气象观测以来,直到他临终的前一 天,他从未停止过气象记录.在他生 命的最后一天他仍顽强地记下了 那天的气压和温度数据,在"微雨" 两字的旁边,是一大滴的墨迹,说明 此时的科学家实际上已很难控制 自己的行动了.
汤姆生原子模型
原子是一个平均分布着正电荷的 粒子，其中镶嵌着许多电子，中 和了电荷，从而形成了中性原子。
根据ａ粒子散射实验,卢瑟福提 出了带核的原子结构模型,原子由原 子核和电子构成,电子在核周围做高 速运动,就像行星围绕太阳运转一样。
丹麦物理学家玻尔引入量子论观点，认为电子在原子 核外空间的一系列的轨道上绕核做高速的圆周运动
3、从原子结构模型的演变历史中你能得到什么启 迪？
原子结构模型的演变
德谟克利特的古代原子学说： 原子是构成物质的微粒 道尔顿近代原子学说： 原子是实心球 汤姆生原子结构模型： 发现电子 “葡萄干面包式”原子结构模型 卢瑟福原子结构模型： ɑ粒子散射 带核的原子结构模型 波尔原子结构模型: 氢原子光谱 轨道原子结构模型
原子
它们由什么微粒构成？
铜由铜原子构成
食盐由离子构成
水由水分子构成
专题1
化学家眼中的物质世界
第三单元
人类对原子结构的认识
原子结构模型的演变
请大家阅读教材P27-28的“交流与讨论”，结 合初中学过的知识谈谈以下几个问题。 1、科学家对原子结构的认识经历了哪几种模型 的演变？
2、用简洁的语言表达各阶段（道尔顿、汤姆生、 卢瑟福、波尔）对原子结构模型的认识特点？
在化学反应中，原子核不发生变化，但 原子的最外层电子数可能会发生变化
在化学反应中，若原子的最外层电子数发生变化， 氧化还原 反应， 那么化合价_____________ 一定发生变化 , 这是___________
教材P29
1、对比稀有气体的结构，分析Mg、O核外 电子排布特点？ 2、氧化镁是如何形成的?在变化过程中改 变的是什么微粒？