Строение атома
Ученые древности о строении вещества



                ► Древнегреческий ученый Демокрит
                  2500 лет назад считал, что любое
                  вещество состоит из мельчайших
                  частиц, которые впоследствии были
                  названы «атомами», что в переводе
                  на русский язык означает
                  «неделимый»
                ► Долгое время считалось, что атом
                  является неделимой частицей.
Факты, указывающие на сложность строения атома.


                                 В конце 19-го века появились данные,
                                  указывающие на сложность
                                  строения атома:
                                ► Открыт электрон (Томсон)
                     свет       ► Открыто явление фотоэффекта
                                ► Открыты линейчатые спектры
 Электрон                       ► Открыто явление
             Фотоэффект
                                  радиоактивности и т.д .


 С   п   е      к    т      р
Открытие радиоактивности



► Явление радиоактивности
  было открыто в 1896 году
  Беккерелем в опытах с
  солями урана.
► То есть были обнаружены
  невидимые лучи, которые
  испускались веществами
  (уран, радий).
Исследовал
 радиоактивность Резерфорд
В 1899 году английский физиком Резерфордом в результате опыта было
Обнаружено, что радиоактивное излучение радия неоднородно, т.е. оно
имеет сложный состав
Структура радиоактивного излучения



                   Типы излучений


 Альфа-излучение   Бета-излучение   Гамма-излучение



                   Поток быстрых
                     электронов
Поток ядер гелия                    Электромагнитное
                                       излучение
► Альфа – излучение
  отклоняется
  электрическим и
  магнитными полями,
  обладает высокой
  ионизирующей
  способностью и малой
  проникающей
  способностью
► Представляет собой
  поток ядер гелия
► Заряд альфа-частицы
  равен +2е
► Масса альфа-частицы
  равна массе изотопа
  гелия He
► Бета-излучение
  отклоняется
  электрическим и
  магнитным полями
► Ионизирующая
  способность значительно
  меньше, а проникающая
  способность гораздо
  больше, чем у альфа-
  частиц.
► Заряд равен заряду
  электрона
► Масса равна массе
  электрона.
► Излучение не отклоняется электрическим и магнитными полями
► Обладает слабой ионизирующей способностью и очень большой
  проникающей способностью.
► При прохождении через кристаллы обнаруживает дифракцию.
► Является потоком гамма- квантов.
•1905 г Фердинанд Линдеман утверждал,
что «атом кислорода имеет форму кольца, а
атом серы форму лепёшки»
•Лорд Кельвин атом в виде колец дыма,
выпускаемым изо рта опытного курильщика
Модель Томсона 1903год

                          Учеными было предложено
                           множество моделей строения
                           атома, но многие учёные
                           склонялись к модели Томсона.
                           Английский ученый Томсон
                           полагал, что атом
                           представляет собой некую
                           положительно заряженную
                           материю, в которую как
Шар диаметр                «изюм» в булочках вкраплены
10-8 см                    электроны, имеющие
                           отрицательный заряд. Все
                           модели были
                           умозрительными и не
        ё                  являлись результатом
                           проведения эксперимента.
                         Сам Томсон относился к своей
                           модели без энтузиазма.
                           Нужно было проверить
                           опытом данную модель.
•1891 г Джон Стоней –электроны движутся вокруг атома, подобно спутникам
планет
•1903 Японский физик Хантаро Насаока –атом подобно кольцам Сатурна
•Строение атома изучали русские физики Пётр Николаевич Лебедев и
известный учёный-народник Николай Морозов

Ни один из сторонников идеи планетарного атома не мог подтвердить опытом
свои предположения
Опыт Резерфорда
                         Английский физик
                         Резерфорд впервые поставил
                         опыт, позволивший
                         установить строение атома.
                          Он направил узкий пучок α-
                         частиц на светящийся экран и
                         видел, что светящиеся точки
                         располагались кучно.
α-частицы
            Светящийся
               экран
Опыт Резерфорда
                                      Но когда на пути α-
                                      частиц он поставил
                                      золотую фольгу, то
                                      светящиеся точки
опыт                                  рассеивались по
                                      всему экрану. Это
                                      означало, что α-
       α-частицы                      частицы рассеивались
                         светящийся   атомами золота, а
        Золотая фольга      экран     некоторые из них
                                      (одна из 20000)
                                      отбрасывались назад.
Причины рассеивания α-частиц
                    Электрон, входящий в состав
                    атома не мог рассеивать α-частиц
                    так как масса α-частицы примерно
   α-частица
                    в 8000 раз больше массы
                V   электрона. Значит α-частицы
                    рассеивались положительным
                    зарядом атома в котором
                    сосредоточена почти вся масса
     Электрон       атома.
Механизм рассеивания.
α-частица имеет положительный заряд, поэтому отталкивается от
положительного заряда, расположенного где-то внутри атома. При этом чем
ближе будет проходить траектория α-частицы к положительному заряду
атома – тем больше сила действующая на нее, тем сильнее изменится ее
траектория.
Вывод из опыта Резерфорда .
α-частицы
                Опыты Резерфорда пришли в противоречие
                с моделью Томсона. Согласно предложенной
                Томсоном моделью α-частицы должны были
            ё   бы свободно проходить сквозь атомы золота
                и только отдельные частицы могли слегка
                отклоняться в электрическом поле
                электрона.
                  Учитывая то, что из 20000
                  испущенных α-частиц только одна
α-частицы         отбрасывалась назад Резерфорд
                  сделал вывод, что положительный
                  заряд в атоме занимает небольшое
                  пространство, то есть в атоме есть
                  положительно заряженное ядро Т. к.
                  большинство частиц проходило сквозь
                  фольгу, значит в атоме большую часть
                  занимает пустота, а электроны
                  вращаются вокруг ядра.
опыт
Строение атома

Ядро    Из опыта Резерфорда следует, что
        атом устроен следующим образом: в
        центре атома расположено
        положительно заряженное ядро
        размер которого от 10 000 до 100 000
        раз меньше размера атома, а по
        орбите вокруг ядра вращаются
        электроны. Данная модель строения
        атома называется планетарной.
        Заряд ядра по величине равен заряду
        всех электронов, поэтому атом
        нейтрален
        dа=10-10м,   dя=10-14м -10-15м
Совокупность атомов одного вида называют
химическим                          элементом.
Атомы разных элементов в обычном состоянии
отличаются друг от друга числом электронов.
Главной характеристикой данного химического
элемента является не число электронов, а заряд
ядра.
Число   электронов   в  атоме    совпадает   с

порядковым номером    Z  элемента в таблице
Менделеева, через этот же номер выражается и
заряд             атомного             ядра.

g я =Ze,     g эл-ов =-Ze      суммарный заряд
g а =0,   атом          в целом     нейтрален.
Если атом теряет электрон – положительный ион,
если атом приобретает электрон- отриц. ион.
1932г.
               Атомное ядро.



Протоны (p)                          Нейтроны (n)
                 нуклоны
            протон                  нейтрон
          Масса покоя            Масса покоя
       mp в 1836 раз >mэ       mn в 1839 раз >mэ
          mp ≈ 1836 mэ            mn ≈ 1839 mэ
       mp=1,6726*10-27 кг =    mn=1,6749*10-27кг =
          1,00728 а.е.м.         1,00866 а.е.м.
              Заряд                   Заряд
         положительный                 gp=0
      gp=e= 1,60219*10-19 Кл
     |q протона | = | q электрона | = 1,6 * 10 -19 Кл
Z- зарядовое число ,
                            порядковый номер
                            (количество
                            электронов или
                            протонов)
                                А- массовое число ядра
                              (общее количество
                            протонов и нейтронов-
                            нулонов)


     А=Z+N                  N – число нейтронов.


                    А= 12           +
Обозначение A                       + +
химического Z   X   Z= 6         +
                                     +
                                                ядро
элемента
                    N= 6          +
ИЗОТОПЫ – атомы (нуклиды) элемента с одинаковым порядковым
   номером (числом протонов Z) и различным массовым числом А


Пример: Изотопы водорода
1. Протий — H-1 - название самого лёгкого
   изотопа водорода.
2. Дейтерий (D) — ²H - стабильный изотоп
   водорода с атомным весом, равным 2
3. Тритий (T) — ³H - (сверхтяжёлый
   водород) — радиоактивный изотоп
   водорода, получается в ядерных
   реакциях.
Радиоактивность



           1896 г. Анри Беккерель (франц.)
             открыл явление
             радиоактивности.
           Радиоактивность – способность
             атомов к самопроизвольному
             излучению.
Закон радиоактивного распада

Пусть число радиоактивных атомов N0, время t=0.
Через t2 =T число нераспавшихся ядер
  N=N0/2
Через t2=2T останется
  N=N0/22,
Через t3-=3T таких ядер окажется
  N=N0/23— и т. д.
Следовательно, в конце промежутка времени t= nT
  нераспавшихсяядер останется N=N0/2n . Так как
  n=t/T, то
                     N = N02-t/T
Это закон, которому подчиняется распад большого
  количества радиоактивных ядер.

!!!

  • 1.
  • 2.
    Ученые древности остроении вещества ► Древнегреческий ученый Демокрит 2500 лет назад считал, что любое вещество состоит из мельчайших частиц, которые впоследствии были названы «атомами», что в переводе на русский язык означает «неделимый» ► Долгое время считалось, что атом является неделимой частицей.
  • 3.
    Факты, указывающие насложность строения атома. В конце 19-го века появились данные, указывающие на сложность строения атома: ► Открыт электрон (Томсон) свет ► Открыто явление фотоэффекта ► Открыты линейчатые спектры Электрон ► Открыто явление Фотоэффект радиоактивности и т.д . С п е к т р
  • 4.
    Открытие радиоактивности ► Явлениерадиоактивности было открыто в 1896 году Беккерелем в опытах с солями урана. ► То есть были обнаружены невидимые лучи, которые испускались веществами (уран, радий).
  • 5.
    Исследовал радиоактивность Резерфорд В1899 году английский физиком Резерфордом в результате опыта было Обнаружено, что радиоактивное излучение радия неоднородно, т.е. оно имеет сложный состав
  • 6.
    Структура радиоактивного излучения Типы излучений Альфа-излучение Бета-излучение Гамма-излучение Поток быстрых электронов Поток ядер гелия Электромагнитное излучение
  • 7.
    ► Альфа –излучение отклоняется электрическим и магнитными полями, обладает высокой ионизирующей способностью и малой проникающей способностью ► Представляет собой поток ядер гелия ► Заряд альфа-частицы равен +2е ► Масса альфа-частицы равна массе изотопа гелия He
  • 8.
    ► Бета-излучение отклоняется электрическим и магнитным полями ► Ионизирующая способность значительно меньше, а проникающая способность гораздо больше, чем у альфа- частиц. ► Заряд равен заряду электрона ► Масса равна массе электрона.
  • 9.
    ► Излучение неотклоняется электрическим и магнитными полями ► Обладает слабой ионизирующей способностью и очень большой проникающей способностью. ► При прохождении через кристаллы обнаруживает дифракцию. ► Является потоком гамма- квантов.
  • 11.
    •1905 г ФердинандЛиндеман утверждал, что «атом кислорода имеет форму кольца, а атом серы форму лепёшки» •Лорд Кельвин атом в виде колец дыма, выпускаемым изо рта опытного курильщика
  • 12.
    Модель Томсона 1903год Учеными было предложено множество моделей строения атома, но многие учёные склонялись к модели Томсона. Английский ученый Томсон полагал, что атом представляет собой некую положительно заряженную материю, в которую как Шар диаметр «изюм» в булочках вкраплены 10-8 см электроны, имеющие отрицательный заряд. Все модели были умозрительными и не ё являлись результатом проведения эксперимента. Сам Томсон относился к своей модели без энтузиазма. Нужно было проверить опытом данную модель.
  • 13.
    •1891 г ДжонСтоней –электроны движутся вокруг атома, подобно спутникам планет •1903 Японский физик Хантаро Насаока –атом подобно кольцам Сатурна •Строение атома изучали русские физики Пётр Николаевич Лебедев и известный учёный-народник Николай Морозов Ни один из сторонников идеи планетарного атома не мог подтвердить опытом свои предположения
  • 14.
    Опыт Резерфорда Английский физик Резерфорд впервые поставил опыт, позволивший установить строение атома. Он направил узкий пучок α- частиц на светящийся экран и видел, что светящиеся точки располагались кучно. α-частицы Светящийся экран
  • 15.
    Опыт Резерфорда Но когда на пути α- частиц он поставил золотую фольгу, то светящиеся точки опыт рассеивались по всему экрану. Это означало, что α- α-частицы частицы рассеивались светящийся атомами золота, а Золотая фольга экран некоторые из них (одна из 20000) отбрасывались назад.
  • 16.
    Причины рассеивания α-частиц Электрон, входящий в состав атома не мог рассеивать α-частиц так как масса α-частицы примерно α-частица в 8000 раз больше массы V электрона. Значит α-частицы рассеивались положительным зарядом атома в котором сосредоточена почти вся масса Электрон атома.
  • 17.
    Механизм рассеивания. α-частица имеетположительный заряд, поэтому отталкивается от положительного заряда, расположенного где-то внутри атома. При этом чем ближе будет проходить траектория α-частицы к положительному заряду атома – тем больше сила действующая на нее, тем сильнее изменится ее траектория.
  • 18.
    Вывод из опытаРезерфорда . α-частицы Опыты Резерфорда пришли в противоречие с моделью Томсона. Согласно предложенной Томсоном моделью α-частицы должны были ё бы свободно проходить сквозь атомы золота и только отдельные частицы могли слегка отклоняться в электрическом поле электрона. Учитывая то, что из 20000 испущенных α-частиц только одна α-частицы отбрасывалась назад Резерфорд сделал вывод, что положительный заряд в атоме занимает небольшое пространство, то есть в атоме есть положительно заряженное ядро Т. к. большинство частиц проходило сквозь фольгу, значит в атоме большую часть занимает пустота, а электроны вращаются вокруг ядра.
  • 19.
  • 20.
    Строение атома Ядро Из опыта Резерфорда следует, что атом устроен следующим образом: в центре атома расположено положительно заряженное ядро размер которого от 10 000 до 100 000 раз меньше размера атома, а по орбите вокруг ядра вращаются электроны. Данная модель строения атома называется планетарной. Заряд ядра по величине равен заряду всех электронов, поэтому атом нейтрален dа=10-10м, dя=10-14м -10-15м
  • 21.
    Совокупность атомов одноговида называют химическим элементом. Атомы разных элементов в обычном состоянии отличаются друг от друга числом электронов. Главной характеристикой данного химического элемента является не число электронов, а заряд ядра. Число электронов в атоме совпадает с порядковым номером Z элемента в таблице Менделеева, через этот же номер выражается и заряд атомного ядра. g я =Ze, g эл-ов =-Ze суммарный заряд g а =0, атом в целом нейтрален. Если атом теряет электрон – положительный ион, если атом приобретает электрон- отриц. ион.
  • 22.
    1932г. Атомное ядро. Протоны (p) Нейтроны (n) нуклоны протон нейтрон Масса покоя Масса покоя mp в 1836 раз >mэ mn в 1839 раз >mэ mp ≈ 1836 mэ mn ≈ 1839 mэ mp=1,6726*10-27 кг = mn=1,6749*10-27кг = 1,00728 а.е.м. 1,00866 а.е.м. Заряд Заряд положительный gp=0 gp=e= 1,60219*10-19 Кл |q протона | = | q электрона | = 1,6 * 10 -19 Кл
  • 23.
    Z- зарядовое число, порядковый номер (количество электронов или протонов) А- массовое число ядра (общее количество протонов и нейтронов- нулонов) А=Z+N N – число нейтронов. А= 12 + Обозначение A + + химического Z X Z= 6 + + ядро элемента N= 6 +
  • 24.
    ИЗОТОПЫ – атомы(нуклиды) элемента с одинаковым порядковым номером (числом протонов Z) и различным массовым числом А Пример: Изотопы водорода 1. Протий — H-1 - название самого лёгкого изотопа водорода. 2. Дейтерий (D) — ²H - стабильный изотоп водорода с атомным весом, равным 2 3. Тритий (T) — ³H - (сверхтяжёлый водород) — радиоактивный изотоп водорода, получается в ядерных реакциях.
  • 25.
    Радиоактивность 1896 г. Анри Беккерель (франц.) открыл явление радиоактивности. Радиоактивность – способность атомов к самопроизвольному излучению.
  • 26.
    Закон радиоактивного распада Пустьчисло радиоактивных атомов N0, время t=0. Через t2 =T число нераспавшихся ядер N=N0/2 Через t2=2T останется N=N0/22, Через t3-=3T таких ядер окажется N=N0/23— и т. д. Следовательно, в конце промежутка времени t= nT нераспавшихсяядер останется N=N0/2n . Так как n=t/T, то N = N02-t/T Это закон, которому подчиняется распад большого количества радиоактивных ядер.