化学家对微粒的研究发展过程课件

化学家对微粒的研究发展过程化学家对微粒的研究发展过程北京五十中学北京五十中学 赵冰清赵冰清化学家对微粒的研究发展过程北京五十中学 赵冰清 “一尺之棰一尺之棰,日取其半日取其半,万世不竭。万世不竭。”战国时期战国时期 惠施惠施结论：物质可无限分割结论：物质可无限分割 “一尺之棰,战国时期 惠施结论：物质可无限分割墨子：墨子：物质被分割是有物质被分割是有条件的，如果不条件的，如果不存在被分割的条存在被分割的条件，物质就不能件，物质就不能被分割。这种不被分割。这种不能被分割的部分能被分割的部分称为称为“端端”结论：物质不可无限分割结论：物质不可无限分割墨子：结论：物质不可无限分割 西西 方方 古希腊哲学家德古希腊哲学家德谟克利特认为：物质谟克利特认为：物质由极小的称为由极小的称为“原子原子”的微粒构成，物质的微粒构成，物质的分割只能到原子为的分割只能到原子为止。止。他他还认为日、月、星辰，还认为日、月、星辰，甚至人及灵魂都是由甚至人及灵魂都是由原子构成的。原子构成的。西 方 17661766年年9 9月月6 6日道尔顿生日道尔顿生于英格兰一个贫农家庭。于英格兰一个贫农家庭。道道尔顿既具有敏锐的理论思维尔顿既具有敏锐的理论思维头脑，又具有卓越的实验才头脑，又具有卓越的实验才能，尤其是在对原子的研究能，尤其是在对原子的研究方面取得了非凡的成果，因方面取得了非凡的成果，因而被称为而被称为“近代化学之父近代化学之父”，成为近代化学的奠基人。，成为近代化学的奠基人。近代原子论近代原子论的建立者的建立者 道尔道尔顿顿 1766年9月6日道尔顿生于英格兰一个贫农家庭。道 18031803年英国科学家年英国科学家道尔顿道尔顿提出提出近近代原子论代原子论，其，其要点要点为为:化学元素均由化学元素均由不可再分不可再分的微粒构成，这种的微粒构成，这种微粒称为原子。微粒称为原子。原子在一切化学变化中均保持其原子在一切化学变化中均保持其不可再分不可再分性。性。同一元素同一元素的原子在的原子在质量和性质质量和性质上都上都相同相同，不同，不同元素的原子在质量和性质上都不元素的原子在质量和性质上都不相同。相同。不同元素化合时，这些元素的原子不同元素化合时，这些元素的原子按按简单整数比简单整数比结合成化合物。结合成化合物。1803年英国科学家道尔顿提出近代原子论，其要合理性：合理性：提出了原子的定义和定组成定律提出了原子的定义和定组成定律片面性：片面性：1.原子并非组成物质的最后质点，原子并非组成物质的最后质点，不可再分，只不过在化学反应条件不可再分，只不过在化学反应条件下是不可再分的。下是不可再分的。2.同一元素的原子在质量和性同一元素的原子在质量和性质上不一定都相同。质上不一定都相同。合理性：片面性：18971897年，年，汤姆生汤姆生在从事阴极在从事阴极射线管的研究中发现了射线管的研究中发现了电子电子“最先打开通向基本粒子物理学大门的科学家”1897年，汤姆生在从事阴极射线管的研究中发现了电子“最先打结论一：结论一：原子是可再分的，而且原子是可再分的，而且 有一定的结构有一定的结构结论二：结论二：原子可以再分为带正电原子可以再分为带正电 的粒子和带负电的电子的粒子和带负电的电子结论一：原子是可再分的，而且 结论二：原子可以再分为带正电 原子由带正电的粒子和带负电原子由带正电的粒子和带负电的电子组成，那么它们是怎样分的电子组成，那么它们是怎样分布的呢？布的呢？正电荷正电荷负电荷负电荷负电荷负电荷正电荷正电荷 原子由带正电的粒子和带负电的电子组成，那么它们是怎样葡萄干（电子）葡萄干（电子）面包（原子）面包（原子）汤姆生汤姆生“葡萄干面包原子模型葡萄干面包原子模型”原子是一个原子是一个半径大约为半径大约为1010米的球体，正电米的球体，正电荷均匀地分布于荷均匀地分布于整个球体，电子整个球体，电子则稀疏地嵌在球则稀疏地嵌在球体中，这是一个体中，这是一个类似葡萄干面包类似葡萄干面包的原子模型。的原子模型。葡萄干（电子）面包（原子）汤姆生“葡萄干面包原子模型”原子思考：合理之处？思考：合理之处？电子和正电荷均匀分布在球内电子和正电荷均匀分布在球内,整个原子是中性的。整个原子是中性的。电子之间存在空隙电子之间存在空隙思考：合理之处？电子和正电荷均匀分布在球内,电子之间存在不足之处：不足之处：这个模型中正电荷与电这个模型中正电荷与电子的分布是处于想象的，没子的分布是处于想象的，没有实验证明。有实验证明。原子的结构到底是怎样的？不足之处：原子的结构到底是怎样的？英国物理学家英国物理学家英国物理学家英国物理学家欧内斯特欧内斯特欧内斯特欧内斯特卢瑟福卢瑟福卢瑟福卢瑟福 卢瑟福卢瑟福18951895年来年来到英国卡文迪许实验到英国卡文迪许实验室，跟随汤姆逊学习，室，跟随汤姆逊学习，成为汤姆逊第一位来成为汤姆逊第一位来自海外的研究生。卢自海外的研究生。卢瑟福好学勤奋，在汤瑟福好学勤奋，在汤姆逊的指导下，卢瑟姆逊的指导下，卢瑟福在做他的第一个实福在做他的第一个实验验放射性吸收实放射性吸收实验时发现了验时发现了射线射线。英国物理学家 卢瑟福1895年来到英国卡文迪许化学家对微粒的研究发展过程课件 射线射线?粒子粒子金原子金原子 射线?粒子金原子粒子散射实验现象粒子散射实验现象绝大多数绝大多数粒子穿过金箔后仍粒子穿过金箔后仍能沿原来方向前进，少数能沿原来方向前进，少数粒粒子却发生了较大的偏转，并且子却发生了较大的偏转，并且有极少数有极少数粒子偏转角超过了粒子偏转角超过了9090o o,有的甚至被弹回，偏转角有的甚至被弹回，偏转角几乎达到几乎达到180180o o。粒子散射实验现象绝大多数粒子穿过金箔后仍能沿原来方向前进卢瑟福的原子结构的行星模型卢瑟福的原子结构的行星模型原子结构的原子结构的“行星行星模型模型”原子是由带正电的质量很原子是由带正电的质量很集中的很小的原子核和核外集中的很小的原子核和核外面运动着的带负电的电子组面运动着的带负电的电子组成的体系，就象行星绕太阳成的体系，就象行星绕太阳运转一样运转一样依据：依据：粒子散射试验粒子散射试验原子结构的“行星模型”原子是由带正电的质量很集评价：正确指出了原子的构成正确指出了原子的构成对电子的运动状态描述不对电子的运动状态描述不 符合事实。符合事实。评价：正确指出了原子的构成 虽然，卢瑟福的行星模型能成功地解释虽然，卢瑟福的行星模型能成功地解释一些现象，但它立即遭到大多数科学家反对。一些现象，但它立即遭到大多数科学家反对。因为根据经典物理理论，任何作加速运动的因为根据经典物理理论，任何作加速运动的电荷都要辐射电磁波，这必然引起两种后果：电荷都要辐射电磁波，这必然引起两种后果：1.1.不断辐射能量，电子将沿螺旋线渐渐趋近原子不断辐射能量，电子将沿螺旋线渐渐趋近原子不断辐射能量，电子将沿螺旋线渐渐趋近原子不断辐射能量，电子将沿螺旋线渐渐趋近原子核，最后落到核中而湮没。核，最后落到核中而湮没。核，最后落到核中而湮没。核，最后落到核中而湮没。2.2.电子不停地，连续地辐射电磁波，电磁波的波长电子不停地，连续地辐射电磁波，电磁波的波长电子不停地，连续地辐射电磁波，电磁波的波长电子不停地，连续地辐射电磁波，电磁波的波长会发生连续的变化，因此，所有的原子都应发射连会发生连续的变化，因此，所有的原子都应发射连会发生连续的变化，因此，所有的原子都应发射连会发生连续的变化，因此，所有的原子都应发射连续光谱。续光谱。续光谱。续光谱。新的问题：新的问题：虽然，卢瑟福的行星模型能成功地解释一些现象事实并非如此：事实并非如此：首先：从未发生过原子塌缩的现象。首先：从未发生过原子塌缩的现象。其次：原子在正常情况下不辐射电磁波其次：原子在正常情况下不辐射电磁波这些现象卢瑟福也无法解释，那该怎么办呢？这些现象卢瑟福也无法解释，那该怎么办呢？事实并非如此：首先：从未发生过原子塌缩的现象。其次：原子在正波尔原子模型波尔原子模型 在卢瑟福模型的基础上，在卢瑟福模型的基础上，他提出了电子在核外的量子他提出了电子在核外的量子化轨道，解决了原子结构的化轨道，解决了原子结构的稳定性问题，描绘出了完整稳定性问题，描绘出了完整而令人信服的原子结构学说。而令人信服的原子结构学说。在卢瑟福模型的基础上，他提出了电子在核外的量子化轨道，波尔的原子理论第一次将量子观念波尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律。但对于稍微复杂一点的原子如氦原律。但对于稍微复杂一点的原子如氦原子，玻尔理论就无法解释它的光谱现象。子，玻尔理论就无法解释它的光谱现象。这说明玻尔理论还没有完全揭示微观粒这说明玻尔理论还没有完全揭示微观粒子运动的规律。它的不足之处在于保留子运动的规律。它的不足之处在于保留了经典粒子的观念，仍然把电子的运动了经典粒子的观念，仍然把电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动。看做经典力学描述下的轨道运动。波尔模型的局限性波尔模型的局限性波尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和电子云模型电子云模型电子云模型 人类在认识自然的过程中，经人类在认识自然的过程中，经历了无数的艰辛，正是因为有历了无数的艰辛，正是因为有了无数的探索者，才使人类对了无数的探索者，才使人类对 事物的认识一步步地走向深入，事物的认识一步步地走向深入，也越来越接近事物的本质。也越来越接近事物的本质。人类在认识自然的过程中，经历了无数的艰辛，正是因为有了无 虽然原子的大门被打开还只虽然原子的大门被打开还只有几十年，它引起的变化却胜有几十年，它引起的变化却胜过人类历史的几千年，它标志过人类历史的几千年，它标志着科学技术的发展进入了新的着科学技术的发展进入了新的时代。过去认为原子是组成宇时代。过去认为原子是组成宇宙万物的基本粒子，现在，科学家们发宙万物的基本粒子，现在，科学家们发现的基本粒子的种类远不止这几种。谁现的基本粒子的种类远不止这几种。谁也不敢说基本粒子是不可再分割的了。也不敢说基本粒子是不可再分割的了。物质世界是无穷的，人类的认识是无物质世界是无穷的，人类的认识是无 穷的，科学的发展也是无穷的。穷的，科学的发展也是无穷的。虽然原子的大门被打开还只有几十年，它引起的变化却胜过人