化學(xué)概論原子結(jié)構(gòu)

1、魅力科學(xué)論文 題 目 化學(xué)概論|原子結(jié)構(gòu) 姓 名 劉 兵 專 業(yè) 交通運(yùn)輸 學(xué) 號(hào) 201334018 指導(dǎo)老師 張志強(qiáng) 鄭州科技學(xué)院輛與交通工程系 二一六年六月學(xué)習(xí)是一種信仰超星是個(gè)很不錯(cuò)的學(xué)習(xí)軟件，在這個(gè)軟件上通過(guò)對(duì)魅力科學(xué)的學(xué)習(xí)，讓我了解了很多科學(xué)學(xué)問(wèn)，豐富了閱歷，使我們對(duì)這個(gè)世界又布滿了更多的求知欲，更加堅(jiān)決了要在求知路上腳踏實(shí)地地走好每一步。通過(guò)最近一段時(shí)間的學(xué)習(xí)，我對(duì)“化學(xué)概論原子結(jié)構(gòu)”課題很感愛好。通過(guò)對(duì)這門課的學(xué)習(xí)，我生疏到了原子的結(jié)構(gòu)組成，以及電子的發(fā)覺(jué)，電子發(fā)覺(jué)以后,人們普遍生疏到電子是一切元素的原子的基本組成部分.但通常狀況下原子是呈電中性的,這表明原子中還有與電子的電荷

2、等量的正電荷,所以,爭(zhēng)辯原子的結(jié)構(gòu)首先要解決原子中正負(fù)電荷怎樣分布的問(wèn)題.從1901年起,各國(guó)科學(xué)家提出各種不同的原子模型.一、湯姆遜的原子模型 第一個(gè)比較有影響的原子模型,是JJ湯姆遜于1904年提出的“電子浸浮于均勻正電球”中的模型.他設(shè)想,原子中正電荷以均勻的密度連續(xù)地分布在整個(gè)原子中,原子中的電子則在正電荷與電子間的作用力以及電子與電子間的斥力的作用下浮游在球內(nèi).這種模型被俗稱為“葡萄干布丁模型”.湯姆遜還認(rèn)為,不超過(guò)某一數(shù)目的電子將對(duì)稱地組成一個(gè)穩(wěn)定的環(huán)或球殼；當(dāng)電子的數(shù)目超過(guò)肯定值時(shí),多余電子組成新的殼層,隨著電子的增多將造成結(jié)構(gòu)上的周期性.因此他設(shè)想,元素性質(zhì)的周期變化或許可用這

3、種電子分布的殼層結(jié)構(gòu)作出解釋.湯姆遜的原子模型很快地被進(jìn)一步的試驗(yàn)所否定,它不能解釋射線的大角度散射現(xiàn)象.二、粒子散射試驗(yàn) 盧瑟福從1904年到1906年6月,做了很多射線通過(guò)不同厚度的空氣、云母片和金屬箔（如鋁箔）的試驗(yàn).英國(guó)物理學(xué)家WH布拉格（Bragg,W.H.1862-1942）在19041905年也做了這樣的試驗(yàn).他們發(fā)覺(jué) ,在此試驗(yàn)中射線速度減慢,而且徑跡偏斜了（即發(fā)生散射現(xiàn)象）.例如,通過(guò)云母的某些射線,從它們?cè)瓉?lái)的途徑約偏斜2°,發(fā)生了小角度散射.1906年冬,盧瑟福還生疏到粒子在某一臨界速度以上時(shí)能打入原子內(nèi)部,由它的散射和所引起的原子內(nèi)電場(chǎng)的反應(yīng)可以探究原子內(nèi)部結(jié)

4、構(gòu).而且他還預(yù)見到可能會(huì)消滅較大角度的散射.19071908年間,在盧瑟福指導(dǎo)下蓋革也進(jìn)行了粒子散射試驗(yàn)爭(zhēng)辯,發(fā)覺(jué)粒子射入金屬箔時(shí)散射角與材料的厚度和原子量有關(guān)；又發(fā)覺(jué)大多數(shù)粒子散射角度很小,但有少數(shù)粒子偏角很大.盧瑟福敏銳地生疏到精確地觀看大角度粒子散射對(duì)于了解原子內(nèi)部的電場(chǎng)和結(jié)構(gòu)格外重要.在盧瑟福的指導(dǎo)下,蓋革和青年?duì)庌q生馬斯頓（Marsden,E.1889-?）于1909年3月用鐳作放射源,進(jìn)行粒子穿射金屬箔（先后用了金箔和鉑箔）的試驗(yàn),細(xì)心測(cè)量數(shù)量極少的大角度散射粒子.結(jié)果發(fā)覺(jué)約有八千分之一的入射粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)角平均為90°,其中有的甚至反彈回來(lái).粒子的這種超過(guò)90

5、°的反常的散射現(xiàn)象,使盧琴福格外驚異,雖然他事前對(duì)大角度散射做過(guò)一些推想.多年以后,他在1925年的一次講演中曾講到1909年3月這次試驗(yàn)后的心情.他說(shuō)：“假如將一張金葉放在一束射線的徑跡上,某些射線進(jìn)入金的原子并被散射,那只是所期望的.但是,一種明顯而未料相想到的觀看是一些快速的粒子的速度和能量之大,那是一張極其驚人的結(jié)果.正好象一個(gè)炮手將一顆炮強(qiáng)射在一張紙上,而由于某種其他緣由彈頭再?gòu)椈貋?lái)一樣”.在盧瑟福的指導(dǎo)下,蓋革和馬斯頓對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)并寫成論文,交英國(guó)皇家學(xué)會(huì)發(fā)表.三、盧瑟福發(fā)覺(jué)原子核,建立有核原子模型 蓋革和馬斯頓由于對(duì)自己的發(fā)覺(jué)的意義了解不深,論文發(fā)表后又回到小角度散射

6、試驗(yàn)方面.盧琴福則不同,他1909年講學(xué)時(shí)談到大角度散射時(shí)說(shuō)：“這一結(jié)果對(duì)于了解原子四周或原子內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度,帶來(lái)了巨大光明.”又說(shuō)：“原子處于一個(gè)強(qiáng)電場(chǎng)中的結(jié)論是不行避開的,否則粒子通過(guò)象一個(gè)分子直徑這樣小的距離而轉(zhuǎn)變方向是不行能的.”此后一二年內(nèi),盧瑟福以他敏銳的直覺(jué)和深邃的洞察力,緊緊抓住這個(gè)簡(jiǎn)潔被人們忽視的反常現(xiàn)象,從原子內(nèi)存在強(qiáng)電場(chǎng)的觀點(diǎn),探究粒子大角度散射的緣由,從而發(fā)覺(jué)了原子的有核結(jié)構(gòu).1910年12月,盧瑟福對(duì)大角度散射過(guò)程的受力關(guān)系進(jìn)行計(jì)算,得出一個(gè)新的原子結(jié)構(gòu)設(shè)想.經(jīng)過(guò)反復(fù)思考、爭(zhēng)辯,于1911年4月下旬寫出論文和粒子被物質(zhì)散射和原子結(jié)構(gòu),于5月發(fā)表.他認(rèn)為粒子是在同作為靶

7、的金屬箔的原子一次碰撞中轉(zhuǎn)變其方向的,因此原子中有一個(gè)體積很小、質(zhì)量很大的帶正電荷的原子核,它對(duì)帶正電荷的粒子的很強(qiáng)的排斥力使粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)；原子核的體積很小,其直徑約為原子直徑的萬(wàn)分之一至十萬(wàn)分之一,核外是很大的空的空間,帶負(fù)電的、質(zhì)量比核輕得多的電子在這個(gè)空間里繞核運(yùn)動(dòng).盧瑟福在論文中提出他的原子有核模型可從幾個(gè)方面驗(yàn)證,蓋革和馬斯頓1912年所做的試驗(yàn)證明白原子核的存在.1913年莫斯萊定律的發(fā)覺(jué)以及1919年阿斯頓（Ast-on,F.W.1877-1945）用質(zhì)譜儀測(cè)定各種元素的同位素進(jìn)一步證明白盧琴福的原子模型.但是,盧瑟福原子模型由于同經(jīng)典電磁理論存在著尖銳沖突而遇到困難,所以發(fā)表后沒(méi)有很快引起國(guó)內(nèi)外的重視.1913年玻爾把量子論用于原子,與盧瑟福有核原子模型結(jié)合起來(lái),使它進(jìn)展成為盧瑟福玻爾原子模型,快速受到各國(guó)科學(xué)界的高度重視,大大提高了盧瑟福和玻爾的聲譽(yù).從1898年發(fā)覺(jué)鐳到1911年發(fā)覺(jué)原子核和原子有核結(jié)構(gòu),消滅了根本變革以往的原子論的劃時(shí)代科學(xué)碩果.原