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14 原子结构与元素周期表_第1课时

免费读1264字2024-07-22

  老师:各位同学,大家好,我是来自北京师范大学附属实验中学的梁改庭老师。今天我们一起来学习第四章物质结构元素周期率。第一节,原子结构与元素周期表我们知道,原子是构成物质的一种基本粒子,物质的组成、结构和性质都与原子的结构密切相关。通过对原子结构的学习,我们就可以从微观角度去认识物质的组成和性质,进而去认识化学反应的本质,逐步建立起结构决定性质的观念。今天这节课,我们就一起来揭开原子结构的奥秘。

  老师:人类认识原子的历史是非常漫长的,也是逐步深化的。首先我们来简单回顾一下人类认识原子结构的几个重要阶段。1803年,英国科学家道尔顿提出了自己的原子学说,他认为原子是构成物质的基本粒子,它们是坚实的,不可再分的是星球。1897年,英国科学家汤姆孙在研究阴极射线时发现所有原子中都含有带负电荷的电子。在他之后的科学家们还用更精确的实验方法测得电子的电量和质量。这些强有力的证据证明了原子是可以再分的,并且根据电性,呈电中性的原子可以分为带负电荷的电子和带正电荷的部分。

  老师:那么原子中带正电的部分以及带负电的电子是如何分布的?对于这个问题,当时的科学家们提出了许多模型,其中较有影响力的是汤姆孙本人在1904年提出的原子模型。他认为原子是一个平均分布着正电荷的粒子,其中镶嵌了许多电子,中和了正电荷,从而形成了中性原子。请同学们尝试在任务单上画一画汤姆孙的原子结构模型。

  老师:同学们,在你的想象中,汤姆孙提出的原子模型是这样的吗?还是向另外一位同学展示的?这样,其实只要符合结构特征,呈现方式并不是固定的。在汤姆森的模型中,电子分布在球体中,有点像葡萄干点缀在一块布丁里,所以人们也把汤姆孙原子模型称为葡萄干布丁模型。这个模型不仅能解释原子为什么是电中性的,电子在原子中是怎样分布的,而且能解释当时的很多实验事实,所以它的模型很快被许多人所接受。但是该原子模型正确与否还需要有关原子内部结构的直接证据。

  老师:对于原子这样小的微观粒子,如何设计实验才能获得证据,从而探测出原子的内部结构?1909年,汤姆森的学生卢瑟福指导他的研究生盖格和马斯顿进行了著名的阿尔法粒子散射实验。他们用一束带正电的、质量比电子大得多的阿尔法粒子轰击金箔,再通过探测屏显示出阿法粒子穿过金箔后的偏转情况。实验发现,绝大多数的阿法粒子遇到金箔后如入无人之境,可以大摇大摆的通过少数阿尔法粒子偏转一定角度,个别阿法粒子偏转的特别厉害,好像遇到了坚不可摧的硬物,被反弹了回来。

  老师:卢瑟福在晚年的一次演讲中曾描述过这个场景,他说,这是我一生中最不可思议的事儿。就好比你对准一张薄纸发射了一发15英寸的炮弹,它竟被弹了回来,并且打在了自己的身上。接下来,请同学们围绕以下三个问题来解释卢瑟福阿尔法粒子散射实验的结果。首先,我们来看第一个问题,阿尔法粒子出现大角度偏转,有没有可能是与原子中的电子碰撞造

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