原子结构

原子汤姆逊模型

j.j.汤姆森在1898年提出了这个模型。根据这个模型，原子呈球形，正电荷均匀分布。电子嵌入在这个带正电的球体中，使原子得到最稳定的静电排列。这个模型被称为葡萄干布丁模型、葡萄干布丁模型或西瓜模型。该模型能较好地解释原子的中性，但与后来的实验结果不一致。

卢瑟福的原子模型

卢瑟福进行了著名的α粒子散射实验，将一束高能α粒子射向一层薄薄的金箔。金箔的周围有一层圆形的硫化锌荧光屏。每当α粒子撞击屏幕时，就会产生微弱的闪光。

这个实验的结果出乎意料。根据汤姆逊原子模型，箔中每个金原子的质量应该均匀地分布在整个原子上。所以，α-粒子的质量分布应该是均匀的。粒子会减速并以很小的角度改变方向。但是，与这种看法相反，有人提出下列意见:

大部分α-粒子通过金箔时没有发生偏转。
一小部分α-粒子发生小角度偏转。
只有极少数α粒子反弹回来。

在这些观察的基础上，卢瑟福得出以下结论:

原子的大部分空间是空的，这是明显的大多数α粒子通过箔不偏转。
少量α-粒子偏转的事实表明，正电荷一定集中在原子的一个非常小的体积。

卢瑟福计算并证明原子核的体积与原子的体积相比小得可以忽略不计。原子的半径大约是10^－10M，原子核半径约为10^-15年m。

卢瑟福原子核模型的要点:

正电荷和原子的大部分质量都密集地集中在极小的区域内。这个区域被卢瑟福命名为核。
原子核被电子包围，电子以非常高的速度在称为轨道的圆形路径上运动。
电子和原子核被静电引力束缚在一起。

原子序数(Z) = No。原子中的质子数
= No。电中性原子中电子的

质量数(A) = No。质子数+ No。原子中中子的数量

等压线:质量数相同但原子序数不同的原子称为等压线。

等压线的例子:¹⁴₆C和¹⁴₇N

同位素:原子序数相同而质量数不同的原子称为同位素。

同位素的例子:氕(¹₁H)、氘(²₁D)和氚(^3.₁T)

原子的化学性质由电子数控制，电子数由原子核中的质子数决定。因此，同位素的化学性质是相同的。

卢瑟福模型的缺陷

你们已经了解到卢瑟福的原子核模型与太阳系相似，尽管规模要小得多。

当我们把经典力学应用于太阳系时，我们看到行星都有明确的围绕太阳运行的轨道。行星之间的引力由下面的表达式给出。

“G (m_1m_2) / (r ^ 2) '

在那里,米₁和m₂是给定物体的质量r是质量分离的距离。G是引力常数。该理论还能精确地计算出行星轨道，与实验测量结果吻合较好。

太阳系和原子核模型之间的相似性表明，电子应该在明确的轨道上运动。此外，电子和原子核之间的库仑力在数学上与引力相似。这个力由下面的表达式给出。

“k (q_1q_2) / (r ^ 2) '

问在哪里₁和问₂是电荷，r是电荷分离的距离，k是比例常数。

但是，当物体在轨道上运动时，它会受到加速度;因为在圆周路径上改变方向。所以，电子(在轨道上运动)是一个加速度下的物体。根据麦克斯韦电磁理论，带电粒子在加速时，会发出电磁辐射。因此，轨道上的电子会发出辐射(失去能量)，轨道会继续缩小。计算表明，这只需要10分钟⁸第二，电子螺旋进入原子核。但它不会发生在现实生活中，原子并没有失去它的存在。换句话说，卢瑟福模型不能解释原子的稳定性。

卢瑟福模型没有提到电子在原子核周围的分布以及这些电子的能量。