原子和原子核

06-05

原子和原子核

一. 本周教學內容：

三. 知識要點：

（一）原子結構

1. 盧瑟福的核式結構模型

盧瑟福的原子核式模型：在原子的中心有一個很小的核叫做原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部的質量都集中在原子核里，帶負電的電子在核外空間里繞著核旋轉。

2. 玻爾的原子模型

由丹麥的物理學家玻爾於1913年提出的原子結構假說，主要包括下列幾個方面：

（1）軌道量子化。圍繞原子核運動的電子軌道半徑只能是某些分立的數值，電子的可能軌道分布是不連續的，這種現象叫做軌道量子化。

（2）能量的量子化。在原子中，不同的軌道對應著不同的狀態，原子只能處於一系列不連續的能量狀態中，在這些狀態中原子是穩定的，電子雖然做加速運動，但並不向外輻射能量，這些狀態叫做定態。

（3）能級的躍遷：原子從一種定態（能量為Em），它輻射（或吸收）一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態的能量差決定，光子的能量為

。

3. 量子數

原子的各狀態用標號1，2，3等來表示，這些狀態標號叫做量子數，通常用n來表示。

4. 能級

原子的各個定態的能量值叫做它的能級。

5. 基態

在正常狀態下，原子處於最低能級，這時電子在離核最近的軌道上運動，量子數為6. 激發態

通過加熱或光照的方法使物體中的某些原子從相互碰撞或入射光子中吸收一定的能量，從基態躍遷到較高的能級，量子數大於1，這時電子在離核較遠的軌道上運動，這些定態叫做激發態。

7. 躍遷

原子從一種能量狀態向另一種能量狀態的變化叫做能級的躍遷。當原子從高能量狀態向低能量狀態躍遷時，放出一定頻率的光子；當原子從低能量狀態向高能量狀態躍遷時，需吸收一定頻率的光子。

8. 能量的量子化

原子的各個能級的能量是不連續的，這種現象叫做能量的量子化。

9. 軌道的量子化

電子的可能軌道分布是不連續的，這種現象叫做軌道的量子化。

注意點：

玻爾原子結構假說提出的背景。盧瑟福的原子的核式模型很好地解釋了1. 貝克勒耳發現天然放射現象，揭開了人類研究原子核結構的序幕。

本質電離本領穿透本領

射線

最強最弱

射線

較弱很強

光子最弱最強2. 核反應的基本類型

衰變：實質是其元素的原子核同時放出由兩個質子和兩個中子組成的粒子。每發生一次

衰變，新元素與原元素比較，核電荷數減少2，質量數減少4。

衰變是伴隨著

衰變和

衰變同時發生的，*確定衰變次數的方法

次

衰變和

次

衰變後，變成穩定的新元素，

，則表示該核反應的方程為

*半衰期是放射性元素的原子核有半數發生衰變需要的時間，它表示放射性元素衰變的快慢。

不同的放射性元素半衰期不同。

盧瑟福發現質子查德威克發現中子

*由於中子的增殖使裂變反應能持續地進行的過程稱為鏈式反應。

1. 寫核反應方程，應注意的幾點：

必須遵守電荷數守恆，質量數守恆。

核反應方程中的箭頭表示反應進行的方向，不能把箭頭寫成等號。

寫核反應方程必須有實驗依據。

2. 核能的計算：

，乘真空中光速的平方

*獲得核能的途徑

重核的裂變輕核的聚變

3. 放射性同位素

（1）具有相同的質子數和不同的中子數的原子互稱為同位素，具有放射性的同位素叫做放射性同位素

（2）人工放射性的發現

（3）放射性同位素的應用

【典型例題】

[例1] 氫原子的核外電子由一個軌道躍遷到另一個軌道時，可能發生的情況有（）

A. 放出光子，電子的動能減少，原子勢能增加

B. 放出光子，電子的動能增加，原子勢能減少

C. 吸收光子，電子的動能減少，原子勢能增加

D. 吸收光子，電子的動能增加，原子勢能減少

分析與解：原子的核外電子由一個軌道躍遷到另一個軌道時，有兩種可能性，一種是由近核軌道向遠核軌道躍遷，另一種是由遠核軌道向近核軌道躍遷。根據原子軌道能級圖可知，當電子從近核軌道向遠核軌道躍遷時，原子能量增加，需吸收光子，由於此過程中克服電場力做功，原子勢能增大，電子動能減小，則C對，D錯。反之，電子從遠核軌道躍遷到近核軌道時，原子能量減少，要放出光子，此過程中電場力做正功，原子勢能減小，電子的動能增加，則B對，A錯。選項B、C正確。

[例2] 一個鈾核衰變為釷核時釋放出一個

粒子，已知鈾核的質量為

，