人类对原子结构的认识
人类对原子结构的认识
X
相对原子质量定义为“某原子的质量与C-12原 子质量的1/12的比”。C-12原子指的是什么原子？ 在考古中，经常应用C-14测定年代，C-14与C12有什么样的关系？化学性质是否相同？
C-12原子是指质子数和中子数都为6个的碳原子。 C-14原子是指质子数为6个，中子数为8个的碳原子。
1 1
+17
+12
+17
Cl
Mg
Cl
氯化镁的形成过程
+17
+12
+17
Cl－
Mg2+
Cl－
氯化镁的形成过程
+17
+12
+17
Cl－
MgCl Mg2+2
Cl－
氯化镁的形成过程
1．化学反应中，原子核不发生变化，但原子的核 外电子排布发生变化，元素的化学性质主要决定 于原子的最外层电子。 2．镁等金属元素的原子，最外层电子数较少， 与活泼非金属反应时，易失电子达到稳定结构， 形成阳离子。 3．氧、氯等非金属元素的原子，最外层电子数 较多，与活泼金属反应时，易得电子达到稳定结 构，形成阴离子。
第三单元 人类对原子结构的认识
公元前5世纪，古希腊哲 学家德谟克利特等人认为 ： 万物是由大量的不可分割 的微粒构成的，即原子。
1、19世纪初，英国科学家道尔顿提 出 近代原子学说，他认为原子是微小 的不可分割的实心球体。
实心圆球体
2、 1897年，英国科学家汤姆生发现了电子。 1904年提出“葡萄干面包式”的原子结构 模型。
核电荷数为1~18的元素的原子结构示意图
金属元素 最外层电子数 一般少于4个
非金属元素
稀有气体元素
高一化学(必修一)人类对原子结构的认识
一、原子结构模型的演变历史年代原子结构模型的名称主要理论依据或技术原子结构模型的主要论点公元前5世纪古希腊哲学家德谟克利的古代原子说原子是构成物质的微粒，万物都是由间断的、不可分割的微粒——原子构成的，原子的结合和分离是万物变化的根本原因19世纪初英国科学家道尔顿的近代原子学说参考元素化合时具有确定的质量比的关系①物质由原子构成；②原子不能被创造，也不能被毁灭；③原子在化学变化中不可再分割，它们在化学变化中保持本性不变19世纪末20世纪初汤姆生的“葡萄干面包式”原子结构模型①原子中存在电子，电子的质量为氢原子质量的；②原子中平均分布着带正电荷的微粒，这些微粒之间镶嵌着许多电子1911年英国物理学家卢瑟福的带核原子结构模型参考α粒子的散射现象①原子由原子核和核外电子组成，原子核带正电荷，位于原子中心，电子带负电荷，在原子核周围做高速运动；②电子的运动形态就像行星绕太阳运转一样1913年丹麦物理学家玻尔的原子轨道模型运用量子论观点研究氢原子光谱①原子核外电子在一系列稳定的轨道上运动，每个轨道都具有一个确定的能量值；②电子在这些轨道上运动时，既不放出能量，也不吸收能量20世纪初现代量子力学原子结构模型(电子云模型)微观世界的波粒二象性①原子是由原子核和核外电子构成的；②电子运动不遵循经典力学的原理；③对于多电子原子，电子在核外一定空间近似于分层排布二、原子结构与元素的性质1．原子的核外电子排布(1)自从道尔顿提出原子论后，人们相继发现了、和等，对原子结构的认识更加深刻。
现在人们已经知道，原子是由和构成的，对于原子，可以近似认为电子在原子核外是分层排布的。
例如，(2)核外电子排布的表示方法——结构示意图人们常用原子结构示意图表示原子的核外电子排布，如氧原子的结构示意图为，钠原子的结构示意图为。
2．元素的化学性质与原子核外电子排布的关系(1)稀有气体元素原子最外层电子数为8(氦为2)，是稳定结构，不易得失电子，因此化学性质稳定，一般不跟其他物质发生化学反应。
人类对原子结构的认识
原 子：
核电荷数＝核内质子数＝核外电子数
动脑时间
阳离子： 核电荷数＝核内质子数 > 核外电子数 核电荷数＝核内质子数 < 核外电子数 阴离子：
质量数
原子核内所有的质子和中子的相对质量取近 似整数值加起来所得数值，叫做质量数。 质量数（A）=质子数（Z）+ 中子数（N）
原子组成的表示方法:
质量数— A
1.求中性原子的中子数：N=
2.求阴离子的中子数，AXn-共有x个电子， 则N= 3.求阳离子的中子数，AXn+共有x个电子， 则N= 4. 求 中 性 分 子 或 原 子 团 的 中 子 数 ， 1H 16O分子中，N= 2
复 习
1. 元素如何定义？
具有相同核电荷数（质子数）的同一类 原子叫元素。
1)阴离子:_________ 2)阳离子:_________ 3)原子:___________
+X 2
8
课堂练习2:
在原子序数1～18号元素范围内，按要求 回答下列问题： ①最外层电子数为1的原子有_____ ②最外层电子数是次外层电子数2倍的原 子是______ ③最外层电子数是次外层电子数3倍的原 子是______ ④最外层电子数是次外层电子数4倍的原 子是______
（核电荷数）
质子 Z 个 原子核
质子数— Z
X
— 元 素 符 号
中子 N=(A－Z)个
核外电子 Z个
实例理解
化 合 价
质量数
16
质子数
8
O
-2
离子电荷
22
原子个数
四，知识拓展： A +d c+ --
e Z A、Z、c、d、e各代表什么？
《人类对原子结构的认识》PPT课件
F9
10
19
Na 11
12
23
Al 13
14
27
相对原 子质量 18.998 22.989 26.982
如果忽略电子的质量，将原子核内所有的质子和
中子的相对质量取近似整数值加起来，所得的数
值，我们称质之量为数质=质量子数数。+中子数
17
X 质量数 ——A
2.原子的表示方法
核内质子数——Z
——元素符号
1.电子按能量高低在核外分层排布 1 23 4 5 6 7 K LMNOPQ
由内到外，能量逐渐升高
LOGO
8
LOGO
1-18号元素核外电子分层排布情况
9
二.原子核外电子的分层排布
原子核外电子排布规律
LOGO
① 能量最低原理:先排K层，排满K层后再排L层.
②每个电子层最多只能容纳2n2个电子。
③ 最外层最多只能容纳 8个电子（K层为最外层时不能 超过2个）；次外层最多只能容纳18个电子；倒数第三 层最多只能容纳32个电子
注意：多条规律必须同时兼顾。
10
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。
原子核
质子数
原子核
第2层
第1层
第3层
+12 2 8 2
该电子层上的电子
原子核 电子层 带正电
质子数
11
LOGO
A
12
三.元素化学性质与原子核外电子排布的关系LOGO
原子最外层的电子数小于8个时，在化学反应中总 是得到或失去电子而达到最外层8电子的稳定结构。
20
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The
《人类对原子结构的认识》 知识清单
《人类对原子结构的认识》知识清单一、早期的原子学说在人类探索物质构成的漫长历史中，早期的原子学说为后来对原子结构的深入研究奠定了基础。
古希腊哲学家德谟克利特最早提出了“原子”的概念，他认为原子是构成物质的最小、不可再分的单元。
然而，这种观点在当时更多的是一种哲学上的思辨，缺乏科学的实验依据。
二、道尔顿的原子学说19 世纪初，英国科学家道尔顿提出了较为系统的原子学说。
道尔顿认为：1、物质是由原子组成的，原子不能被创造、毁灭或分割。
2、同种元素的原子具有相同的质量和性质，不同元素的原子质量和性质不同。
3、不同元素的原子以简单整数比相结合，形成化合物。
道尔顿的原子学说为近代化学的发展奠定了重要的基础，使化学从定性研究走向定量研究。
三、汤姆生的“葡萄干布丁”模型19 世纪末，汤姆生发现了电子。
这一发现打破了原子不可再分的观念。
汤姆生提出了原子的“葡萄干布丁”模型，他认为：1、原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球体内。
2、电子像葡萄干一样镶嵌在球体内。
四、卢瑟福的核式结构模型卢瑟福通过著名的α粒子散射实验，对原子结构有了新的认识。
实验结果表明：1、大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进。
2、少数α粒子发生了较大角度的偏转。
3、极少数α粒子甚至被反弹回来。
基于这些实验结果，卢瑟福提出了原子的核式结构模型：1、原子的中心有一个很小的原子核，几乎集中了原子的全部质量和正电荷。
2、电子在原子核外绕核高速运动。
五、玻尔的原子模型丹麦物理学家玻尔在卢瑟福模型的基础上，引入了量子化的概念。
玻尔的原子模型要点包括：1、原子中的电子只能在特定的轨道上运动，这些轨道的能量是量子化的。
2、电子在不同轨道上运动时，原子处于不同的能量状态，即定态。
3、当电子从一个能量较高的定态跃迁到一个能量较低的定态时，会辐射出一定频率的光子；反之，吸收光子。
六、现代原子结构模型随着科学技术的不断发展，现代原子结构模型更加完善和精确。
我们知道：1、原子核由质子和中子组成。
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
人类对原子结构认识的演变
人类对原子结构的认识经历了一个漫长而曲折的历程。
从古希腊哲学家德谟克里特提出的“原子论”到现代量子力学的发展，人类对原子结构的认识不断深化和完善。
公元前5世纪，古希腊哲学家德谟克里特提出了“原子论”，认为宇宙万物都是由不可再分的、永恒的、微小的原子组成的。
这一理论为后来的原子结构研究奠定了基础。
然而，由于当时的科学技术水平有限，人们对原子结构的认识仅停留在宏观层面，无法揭示原子内部的奥秘。
19世纪初，英国科学家约翰·道尔顿提出了“道尔顿原子模型”，将原子划分为带正电荷的质子和带负电荷的电子，这是人类对原子结构认识的第一次重大突破。
随后，奥地利物理学家欧文·朗缪尔提出了“朗缪尔原子模型”，引入了原子核的概念，进一步揭示了原子内部结构的复杂性。
20世纪初，丹麦物理学家尼尔斯·玻尔提出了“玻尔原子模型”，将电子围绕原子核的运动分为不同的能级，解释了氢光谱现象。
这一模型被认为是量子力学的雏形，为后来的原子结构研究奠定了基础。
1927年，美国物理学家埃尔温·薛定谔提出了“薛定谔方程”，奠定了量子力学的基础。
薛定谔方程描述了微观粒子（如电子）在特定势场中的运动规律，为揭示原子内部结构提供了理论依据。
在此基础上，德国物理学家沃纳·海森堡、马克斯·玻恩等人提出了著名的“不确定性原理”，揭示了微观世界的非确定性特征。
随着科学技术的不断发展，人类对原子结构的认识也在不断深入。
20世纪中叶，美国物理学家罗伯特·塞格瑞等人提出了“塞格瑞模型”，将原子核分为质子和中子，解释了原子核的稳定性问题。
此外，科学家们还发现了反物质、超重元素等新的物质形态，丰富了人类对原子结构的认识。
总之，人类对原子结构的认识经历了一个漫长而曲折的历程。
从古希腊哲学家德谟克里特的“原子论”到现代量子力学的发展，人类对原子结构的认识不断深化和完善。
在未来，随着科学技术的进一步发展，人类对原子结构的认识必将更加深入，为人类探索宇宙奥秘提供更多的理论支持。
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1、原子结构模型的演变
（1）道尔顿：提出原子学说
（2）汤姆生：提出“葡萄干面包式”的原子结构模型
（3）卢瑟福：根据α粒子散射情况，提出带核的原子结构模型
（4）玻尔：提出电子分层排布模型
2、原子核外电子排布
1、原子核外电子的运动特征
（1）质量小，带负电荷，运动空间小
（2）运功速率快，电子的运动速率越快，其具有的能量越高
A．所有的原子都含有质子、中子和电子3种基本构成微粒且个数都是相等的
B．质子数决定元素的种类，中子数决定核素的种类
C．原子核对电子的吸引作用的实质是原子核中的质子对核外电子的吸引
D．原子中的质子、中子和电子3种基本构成微粒不可能再进一步分成更小的微粒
例6.某元素一种同位素原子的质子数为m，中子数为n，则下述论断正确的是( )
授课教案
学生姓名
授课教师
班主任
上课时间
月日时—时
主任审批
授课标题
人类对原子结构的认识
学习目标
1.了解1—20号元素的原子的核外电子分层排布的情况；
2.能根据原子组成符号AX判断原子的构成。知道核素、同位素等概念。
重点难点
1.原子核外电子排布的一般规律；元素化合价与原子核外电子数的关系；
2.判断元素、同位素、核素的关系。
A. B.
C. D.
10、在离子RO 中，共有x个核外电子，R原子的质量数为A，则R原子核内含有的中子数目是()
A．A－x＋n＋48B．A－x＋n＋24
C．A－x－n－24D．A＋x－n－24
11、核内中子数为N的R2＋，质量数为A，则ng它的氧化物中所含质子的物质的量是()
A. (A－N＋8)mol
A.不能由此确定该元素的相对原子质量
B.这种元素的相对原子质量为m+n
C.若碳原子质量为Ｗ克；此原子的质量为(m+n)W克
D.核内中子的总质量小于质子的总质量
例7.下列离子中，电子数大于质子数且质子数大于中子数的是()
A．D3O＋B．Li＋
C．OD－D．OH－
例8.下列关于粒子①、②、③的叙述正确的是()
A．同种元素B．同位素
C．同种核素D．同种原子
14、填表。
微粒
电子数
质子数
中子数
质量数
原子或离子
结构示意图
Cl
O
Al
S2－
13、据报道，某些花岗岩会产生氡( Rn)，对人体产生伤害。请回答：
(1)该原子的质量数是________，质子数是________，中子数是________。
(2)请根据Rn的原子结构预测，氡气的化学性质________。
A．非常活泼，容易与氧气等非金属单质反应
B．比较活泼，能与钠等金属反应
C．不太活泼
Na
11
12
22.990
Al
13
14
26.982
例2.某微粒用符号 Mn＋表示，下列关于该微粒的叙述中正确的是()
A．所含质子数为(A－n)
B．所含中子数为Z
C．所含电子数为(Z＋n)
D．中子数－电子数＝A－2Z＋n
例3.下列各组微粒：①H3O＋、NH4+、Na＋；②OH－、NH2-、F－；③O2－、Na＋、Mg2＋；④CH4、NH3、H2O，具有相同质子数和电子数的是()
A．①、②、③不互为同位素
B．①、②、③表示三种核素
C．①、②、③是三种化学性质不同的粒子
D．①、②、③具有相同的质量数
课后作业
1、元素的种类和原子的种类相比较()
A．前者大B．后者大
C．相等D．不能确定
2、H、D、T、H＋可以用来表示()
A．同一种原子B．化学性质不同的氢原子
C．氢元素D．氢的四种核素
B. (A－N＋10)mol
C．(A－N＋2)mol
D. (A－N＋6)mol
12、许多元素有多种核素，如氧元素有16O、17O、18O，碳元素12C、13C、14C。
(1)氧元素的3种同位素与碳元素的3种同位素最多可能组成________种二氧化碳分子。
(2)23 g由14C、16O组成的二氧化碳分子，其中含有质子数为________，中子数为________，电子数为________。
D．很难与其他物质发生反应
你选择该选项的理由是______________________________________________。
(3)研究发现，镭能蜕变为 Rn，故称 Rn为镭射气；钍能蜕变为 Rn，故将 Rn称为钍射气；锕能蜕变为 Rn，故将 Rn称为锕射气。则 Rn、 Rn、 Rn是________。
构成原子的粒子
电子
原子核
质子
中子
电性和电量
质量/kg
9.109×10-31
1.673×10-27
1.675×10-27
相对质量
1/183 6
1.007
1.008
3、原子符号
用X表示元素符号，Z表示原子的质子数，A表示原子的质量数。
原子
质子数（Z）
中子数
(N)
质子数+中子数(A)相对原子Leabharlann 量F910
18.998
3、工业焊接钢管时常用 进行“无损探伤”，这里的“137”是指该原子的()
A．质子数B．中子数
C．电子数D．质量数
4、下列说法正确的是()
A．同位素 K、 Ca具有相同的质量数
B. O与 O互称为核素
C．氟的元素符号为 F
D．10B的中子数和核外电子数相同
5、下列说法正确的是()
①质子数相同的粒子一定属于同种元素 ②电子数相同的粒子不一定是同一种元素 ③一种元素只能有一种质量数 ④某种元素的相对原子质量取整数，就是其质量数 ⑤质子数相同，电子数也相同的粒子，不可能是一种分子和一种离子 ⑥同位素的性质几乎完全相同
D.He的最外层电子数为2，所以 He属于金属元素
四、元素、核素、同位素
、 、 、H+、H2都属于氢元素， 、 、 各为不同的核素，且互为同位素。
“氕”读：[piē]，用H表示；“氘”读：[dāo]，用D表示；“氚”读：[chuān]，用T表示。
例5.自从1803年英国化学家、物理学家道尔顿提出原子假说以来，人类对原子结构的研究不断深入、不断发展，通过实验事实不断地丰富、完善原子结构理论。请判断下列关于原子结构的说法正确的是( )
阳离子：
阴离子：
例1.写出下列离子的结构示意图
S2-：S6+：Mg2+：
O2-：Al3+：H-：
Be2+：P5+：K+：
3、原子的组成
1、构成物质的微粒有、、等。
2、原子由居于原子中心的和构成。原子核由和构成。一个质子带，一个电子带，中子。因为原子核内的质子数与原子核外的相等，所以原子是。又由于电子的质量约为质子和中子质量的1836分之一，故原子的质量主要集中在。
（3）电子绕核做不规则运动，无固定运动轨迹
2、原子核外电子排布的特点
（1）多电子原子中核外电子分层排布：根据能量的高低将原子核外空间划分成为不同的电子层。
（2）电子首先排布在能量较低的电子层，并尽可能排满，然后依次排布到能量较高的电子层。（能量最低原则）
（3）稀有气体元素原子的电子层结构是较稳定的结构
8、下列叙述正确的是()
A．同种元素的原子均有相同的质子数和中子数
B. 和 是中子数不同质子数相同的同种核素
C．F－的结构示意图：
D．中子数为20的氯原子： Cl
9、已知R元素的某种同位素，能形成化合物AmRn，其中A的化合价为＋n。该化合物中一个R微粒的核外电子数为a，核内中子数为b，则该同位素原子符号是()
A．①③④⑥B．①②④⑤
B．②③⑤⑥D．②⑤
6、 I是常规核裂变产物之一，可以通过测定大气或水中 I的含量变化来监测核电站是否发生放射性物质泄漏。下列有关 的叙述中错误的是()
A. 的化学性质与 相同
B. 的核电荷数为53
C. 的原子核外电子数为78
D. 的原子核内中子数多于质子数
7、已知最外层电子数相等的元素原子具有相似的化学性质。氧元素原子的核外电子分层排布示意图为 ，下列原子中，与氧元素原子的化学性质相似的是()
3、原子核外电子排布的一般规律
（1）各核外电子层最大容纳的电子数目是2n2个（n为电子层序数）
（2）最外层电子数不能超过8个（K层为最外层时，电子数目不超过2个）
（3）次外层上的电子数目不超过18个，倒数第三层电子数不超过32个
4、原子核外电子排布的表示方法
（1）原子的结构示意图
（2）离子的结构示意图
A．①②③B．①②④
C．②③④D．①③④
例4.据科学家预测，月球的土壤中吸附着数百万吨的 He，每百吨 He核聚变所释放出的能量相当于目前人类一年消耗的能量。在地球上，氦元素主要以 He的形式存在。下列说法中正确的是()
A. He原子核内含有4个质子
B. He和 He互为同位素
C. He原子核内含有3个中子