原子结构的发展史
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。
原子结构演变史ppt课件
CHAPTER ONE
原子概念的提出
CHAPTER ONE 原子概念
原子概念的提出
公元前5世纪，希腊哲学家德谟克利特提出：万物是 由大量不可分割的微粒构成，即原子。
CHAPTER ONE 原子概念
上古时代的原子论不是科学理论，它只 是一种哲学的推测。
CHAPTER TWO
近代原子学说
CHAPTER TWO 近代原子学说
卢瑟福
SUMMARY
纵观人类对原子结构的探索，不难发现：人们对 于物质的认识总是从宏观到微观，一代代科学家在前人 的基础上不断反思总结，或验证或推翻前人的理论。而 科学的理论也就在这样的建立——推翻的进程中不断得 以修正完善。因此，我们对于科学也要抱着虔诚而又怀 疑的立场。
A T OM
THANK YOU
CHAPTER THREE 更小的微粒——夸克
夸克
1967年，三位科学家用此加速器进行 实验，并最终证明夸克的存在。 质子和中子的组成:一个质子由两个 上夸克和一个下夸克组成，一个中 子由两个下夸克和一个上夸克组成。
SUMMARY
总结
SUMMARY
德谟克利特
道尔顿
汤姆生
海森堡
波尔
科学的探索和研究永无止境……
1
道尔顿
1803 实心球模型
2
汤姆生 1904 阴极射线实验
枣糕模型
3
卢瑟福 1911 α粒子散射实验
行星模型
3
玻尔 1913 量子论
玻尔量子化轨道
CHAPTER TWO 道尔顿原子说
英国化学家，道尔顿，1803年继承古 希腊朴素原子论和牛顿微粒说，提出原子学 说： ①原子都是不能再分的粒子; ②同种元素的原子的各种性质和质量都相同; ③原子是微小的实心球体。
人类对原子结构发展的历史
人类对原子结构发展的历史原子是物质世界的基本单位，是具有静止电荷和质量的微观粒子。
对原子结构的研究始于古希腊时期，然而，最令人兴奋的进展始于19世纪末和20世纪初。
在19世纪末的时候，英国化学家约翰·道尔顿将原子描述为无法分割的质点，这一假设在很长一段时间内都被认为是正确的。
但是，很快就有科学家开始发现，原子是可分割的，并且具有子结构。
这一思想确立了19世纪晚期和20世纪初期的两个主要原子理论模型：汤姆逊模型和拉瑞模型。
汤姆逊在1897年的实验中首次发现了电子。
他发现，通过磁场作用，带有负电荷的电子可以从气体放电管中的钨丝中释放出来，并对光谱产生影响。
进一步的研究表明，在原子中，正电荷和负电荷是分别分布在不同的小区域内的。
这就是汤姆逊模型，即"面包布丁模型"，也被称为"水饺模型"。
然而，这个模型并没有得到普遍认可。
英国物理学家欧内斯特·拉瑞在1911年的实验中提出了另一种原子模型，即拉瑞模型。
他认为，原子是由中心核和负电荷电子组成的。
这个模型被称为"太阳系模型"或"行星模型"，得到了广泛认可，并为量子力学的发展奠定了基础。
量子理论在20世纪20年代首次得到广泛应用，它描述了电子的轨道和能级。
在这个模型中，电子被认为不是沿着一条固定的轨道运动的，而是存在于一系列的能级中，并且只有在吸收特定量的能量时，电子才能跳到一个更高的能级。
这些能级和跳跃可以通过放出具有特定波长的光线来识别。
在20世纪50年代，发展出了现代原子理论，它结合了量子理论和相对论。
这样可以更准确地预测原子的能级和性质，也启发了更深一层次的研究，如原子核和更小的粒子研究。
在研究原子结构的历程中，人类的想象力和实验技术一直得到了不断的提高，我们对于微观世界的理解也越来越深刻。
现在，我们知道原子不是基本粒子，它们由质子、中子和电子组成，而这些质子和中子又是由更小的基本粒子组成的。
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。
原子结构演变的四个阶段
原子结构演变的四个阶段原子结构演变是物理学中极为关键和基本的问题之一，也是现代科技的重要基础。
它的历史可以追溯到古希腊时期，随着时间的推移，物理学家们不断探索、发现和解释新的现象，原子结构的演变也逐渐进入了一个新的阶段。
第一阶段：卢瑟福的散射实验和质子模型1909年，英国物理学家卢瑟福进行了一次著名的阿尔法散射实验，实验结果表明原子结构中存在一个小而紧密的核心，这个核心是由带正电的粒子--“质子”构成的。
进一步的实验研究表明，原子中带负电的电子绕着这个核心旋转，而原子的物理性质取决于核心和电子的互动作用。
卢瑟福的质子模型成为了当时关于原子结构的最重要的理论之一，奠定了后来原子物理研究的基石。
第二阶段：波尔的原子结构模型和量子理论1913年，丹麦物理学家波尔提出了一种新的原子结构模型，所谓“波尔模型”，它在卢瑟福模型的基础上引入了量子理论，成功地解释了原子在光谱中出现的一些奇怪的现象。
波尔的原子结构模型使原子物理学研究进入了量子时代，成为了影响后来物理学研究的一个关键理论。
第三阶段：量子力学的发展和电子云模型20世纪20年代中期，量子力学成为了原子物理学研究的一个重要分支，它提出了一种新的原子结构模型--电子云模型。
这个模型认为电子不再像以前那样简单地沿着轨道运动，而是处于一个不确定的状态，并形成了一种云的形状。
电子云模型解释了一些先前不能被解释的现象，比如电子的位置不确定性和带电粒子的通量不连续性等。
自此以后，电子云模型成为了原子结构研究的核心模型，并逐渐被扩展和应用到更广泛的物理学领域。
第四阶段：新技术和材料科学的发展随着现代科技的不断发展和材料科学研究的不断深入，原子结构研究也进入了一个新的阶段。
一些新技术的出现和应用，如扫描隧道显微镜、X射线晶体衍射、核磁共振技术和电子束曝光技术等，使得人们能够更加精确地观察和研究原子结构中微小的变化和性质。
随着新材料的不断发掘和利用，人们对于原子结构和化学反应机制的理解也越来越深刻。
原子结构的发展史
+10
+18
Ne +10
2 8
Ar +18
2 88
Kr +36
2 8 18 8
原子结构示意图
观察化学反应中，原子微观结构的变化，思考元素得 失电子与原子微观结构有什么联系？
+8
+12
&#
Cl －
8电子稳定结构
+12 2 8 2
6 2 +8
Mg
O
镁条燃烧
+12 2 8 2
6 2 +8 8
Mg 2+
O 2－
镁条燃烧
+12 2 8
8 2 +8
Mg2+
MgO
O 2－
镁条燃烧
+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，形成8电子稳 定结构。 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，形成8电 子稳定结构。
根据原子核外电子排布的规律，完成下表：
元素 化合价 Mg O Na Cl －1
原子结构发展史
原子结构发展史原子学作为物理学和化学学科中的基础，其发展历程承载了人类对自然界的探索和认知。
从古至今，人们不断努力探索原子的微观世界，揭示了原子的结构和性质，推动了人类社会的科学技术进步。
古代简单原子观念古希腊的原子学派创立了关于原子理论的最早思想。
毕达哥拉斯学派认为一切都由不可分割的原子构成。
但是，这种观念还只停留在哲学层面，缺乏实验证据的支持。
化学元素周期表的诞生19世纪初，化学元素的系统性研究促成了元素周期表的建立。
门捷列夫通过发现元素之间的周期性规律，提出了元素周期律的概念，为后来的原子理论奠定了基础。
鲍尔模型的提出19世纪末，鲍尔提出了原子的第一个简单模型。
他认为原子由带正电的核和绕核运动的电子组成，提出了著名的鲍尔模型，揭示了原子结构中核与电子的相互作用关系。
量子力学的应用20世纪初，量子力学的兴起推动了原子结构理论的进一步发展。
玻尔和德布罗意等学者的研究为原子理论提供了量子力学的基础，揭示了原子的波粒二象性。
核物理时代的开启20世纪中叶，核物理的迅猛发展引领了原子结构研究的新方向。
核子模型的提出使人们更加深入地了解了原子核的结构和核反应过程，进一步完善了对原子结构的认识。
现代原子结构理论当代，原子结构理论已经发展至极为复杂而深入的阶段。
量子力学、相对论和波动力学等现代物理学理论的结合，为我们提供了更精确、更全面的原子结构描述和解释。
结语原子结构的发展史是人类对自然界微观世界认知过程的缩影。
从古至今，人们对原子结构的探索从简单的哲学思考逐步演化为深入的科学研究，不断推动着人类文明的进步和发展。
原子结构的发展史
原子结构的发展史
原子结构的发展史可以追溯回古希腊时期的苏格拉底，他试图通过某种方式将自然界的实体划分为若干部分。
然而，直至17世纪，古典力学家泰勒仍没有提出一个真正可行的电粒子假说。
直到泰勒死后，当埃斯库罗斯、拉瓦锡和约瑟夫·斯托克森发表了他们对大气电性的研究成果时，人们才开始在电子的学习中涉及原子的研究。
由此，十九世纪的化学家们把它们联系起来，提出原子模型，将各种元素的化学特性归结于其原子结构的不同。
因此，一种不可分割的迷人的概念就出来了，即无限微小的粒子组成了世界上所有的物体，而它们又受到深刻影响，证明了原子的可能性。
随着物理学、化学和数学的发展，原子学也发生了巨大的变化，由Ernest Rutherford提出的核心原子结构又给原子结构发展带来了巨大的变化，他试图解释原子核的结构。
然而费曼的粒子成像工作的发明，原子研究又上了新的台阶，他发明了原子结构的最新模型，即“数字模型”。
他认为，原子核由质子和中子组成，而电子围绕着原子核运动，而通过调控电子层次，他们可以以准确的方式识别和分辨物质。
经历了由苏格拉底到费曼所有历史发展，今天，原子研究已经发展成为一门完整的科学，已经解释了许多科学现象，并用其余分析化学。
总的来说，原子结构的研究不断发展，它的知识和技术将继续广泛地应用于未来。
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第一讲原子结构的发展史
学习目标：
1．了解原子结构的发展历史
2．熟悉相应化学用语表示方法
3．掌握微粒计算方法、概念差异的比较
4．掌握核外电子排布及其相关理论
教学过程：
1．发展历史与实验
原子结构模型的演变图中，⑴为道尔顿实心球式原子模型、⑵为卢瑟福行星运转式原子模型、⑶为汤姆生葡萄干面包式原子模型、⑷为近代量子力学原子模型、⑸为玻尔轨道式原子模型。
其中符合历史演变顺序的一组排列是
A．⑴⑶⑵⑸⑷ B．⑴⑵⑶⑷⑸ C．⑴⑸⑶⑵⑷ D．⑴⑶⑸⑷⑵
2．组成原子的基本粒子之间的关系
（1）质子数决定_________的种类；质子数和中子数决定________的种类
（2）A
Z
X代表一个质量数为_______，质子数为_______，中子数为______，核外电子数为___________的原子
（3）质量数==_________ + ___________，对任一原子，核电荷数==_________；对中性原子，核外电子数==__________________
（4）
Z X n-中核外电子数==______________，
Z
X n+中核外电子数==____________
课堂练习：
1：在物质结构研究的历史上，根据量子论的观点，首先提出原子核外电子在一系列稳定轨道上运动并较好地解释了氢原子光谱的科学家是
A．汤姆生B．卢瑟福C．道尔顿 D．玻尔
2．两种微粒的质子数和电子数都相等，它们不可能是
A．一种阳离子和一种阴离子 B．一种单质分子和一种化合物分子
C．一种分子和一种离子 D．一种原子和一种分子
2．核外电子排布的初步
核外电子以极高的速度、在极小的空间作应不停止的运转。
不遵循宏观物体的运动规律（不能测出在某一时刻的位置、速度，即不能描画出它的运动轨迹）。
可用统计（图示）的方法研究电子在核外出现的概率。
电子云——电子在核外空间一定范围内出现的机会的大小，好像带负电荷的云雾笼罩在原子核周围，人们形象的称为电子云。
电子云图中小黑点的疏密表示___________，成______________关系。
原子核外电子的运动特征
（一）电子层（又称能层）：分层依据：能量的较大差别；
电子运动的主要区域或离核远近的不同。
（二）原子轨道——电子亚层
轨道的类型不同，轨道的形状也不同。
用s、p、d、f分别表示不同形状的轨道。
原子轨道表示方法：表示为ns，np，nd，nf等。
原子轨道种类数与电子层序数_______。
（三）轨道的伸展方向
思考：各原子轨道的能量高低：（提高是多电子原子中，电子填充原子轨道时）
①相同电子层上原子轨道能量的高低：ns ___np____ nd _____ nf
②形状相同的原子轨道能量的高低：1s ____ 2s______3s______ 4s……
③电子层和形状相同的原子轨道的能量高低：2px____2py______2pz
巩固练习：
1．下列轨道含有轨道数目为3的是（）
A．1s B．2p C．3p D．4d
2．3d轨道中最多容纳电子数为（）
A．2 B．10 C． 14 D． 18
3．第三电子层含有的轨道数为（）
A．3 B． 5 C． 7 D． 9
4．用“＞”“＜”或“＝”表示下列各组多电子原子的原子轨道能量的高低
⑴3s 3p ⑵2px 2py
⑶3s 3d ⑷4s 3p
5．以下能级符号不正确的是（）
A． 5s B． 4d C ．3f D． 6p
6．下列各电子层中不包含d亚层的是（）
A．N电子层 B．M电子层 C．L电子层 D．K电子层
（四）自旋方向
思考：各电子层包含的原子轨道数目和可容纳的电子数
3．核外电子排布与周期表的关系
（1）构造原理关键点：一定要记住电子排入轨道的顺序，这是本章最重要的内容。
从第四能层开始，该能层的ns与np能级之间插入了(n-1)层的d能级，第六能层开始还插入（n-2）f，其能量关系是：ns＜（n-2）f ＜（n-1）d ＜np
核外电子排布的表示方法：
______________________________________________________________________________ _
（2）核外电子排布规律
A．最低能量原理：
B．_____________________原理：
C．_____________________规则：
（3）核外电子排布方法
Cr为例：
以
24
课堂练习：
1．下列各原子或离子的电子排布式错误的是（）
A Al 1s22s22p63s23p1
B O2- 1s22s22p6
C Na+ 1s22s22p6
D Si 1s22s22p2
2．下列各原子或离子的电子排布式错误的是（）
A. Ca2+ 1s22s22p63s23p6
B. O2- 1s22s23p4
C. Cl- 1s22s22p63s23p6
D. Ar 1s22s22p63s23p6
3．判断下列原子的电子排布式是否正确；如不正确，说明它违反了什么原理？
（1）Al： 1s2 2s22p6 3s13p2
（2）Cl： 1s2 2s22p6 3s23p5
（3） S： 1s2 2s22p6 3s33p3
（4） K： 1s2 2s22p6 3s23p63d1
（5）Ne： 1s2 2s22p6
4．“各能级最多容纳的电子数，是该能级原子轨道数的二倍”，支撑这一结论的理论是A．构造原理 B．泡利原理C．洪特规则 D．能量最低原理
5．下列原子结构与洪特规则有关的是
A．Cu原子的外围电子排布是 3d104s1而不是3d94s2。
B．S 原子的价电子排布是 3s23p4而不是3s13p5。
C．Fe 原子的外围电子排布是3d64s2 而不是3d8。
D．N原子的最外层有3个未成对电子，且自旋方向相同。
6．熟练写出元素周期表中前36号元素的名称、元素符号和用电子排布式表示1～36号元素原子核外电子的排布。
填表
A．在一般情况下总想处于一种较为安全（或稳定）的一种状态（基态），也就是能量最低时的状态。
当有外加作用时，电子也是可以吸收能量到能量较高的状态（激发态），但是它总有时时刻刻想回到基态的趋势。
一般来说，离核较近的电子具有较低的能量，随着电子层数的增加，电子的能量越来越大；同一层中，各亚层的能量是按s、p、d、f的次序增高的。
这两种作用的总结果可以得出电子在原子核外排布时遵守下列次序：1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p……
B．我们已经知道，一个电子的运动状态要从4个方面来进行描述，即它所处的电子层、电子亚层、电子云的伸展方向以及电子的自旋方向。
在同一个原子中没有也不可能有运动状态完全相同的两个电子存在，这就是保里不相容原理所告诉大家的。
根据这个规则，如果两个电子处于同一轨道，那么，这两个电子的自旋方向必定相反。
也就是说，每一个轨道中只能容纳两个自旋方向相反的电子。
这一点好像我们坐电梯，每个人相当于一个电子，每一个电梯相当于一个轨道，假设电梯足够小，每一个电梯最多只能同时供两个人乘坐，
而且乘坐时必须一个人头朝上，另一个人倒立着（为了充分利用空间）。
根据保里不相容原理，我们得知：s亚层只有1个轨道，可以容纳两个自旋相反的电子；p亚层有3个轨道，总共可以容纳6个电子；d亚层有5个轨道，总共可以容纳10个电子。
我们还得知：第一电子层（K层）中只有1s亚层，最多容纳两个电子；第二电子层（L层）中包括2s和2p 两个亚层，总共可以容纳8个电子；第3电子层（M层）中包括3s、3p、3d三个亚层，总共可以容纳18个电子……第n层总共可以容纳2n2个电子。
C．有两方面的含义：一是电子在原子核外排布时，将尽可能分占不同的轨道，且自旋平行；洪特规则的第二个含义是对于同一个电子亚层，当电子排布处于
全满（s2、p6、d10、f14）
半满（s1、p3、d5、f7）
全空（s0、p0、d0、f0）时比较稳定。