《山东高考》一轮复习教师用书2021 第14章 第2节　原子结构和原子核

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第2节　原子结构和原子核
一、原子结构
1．电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子。
2．原子的核式结构
(1)α 粒子散射实验：1909～1911 年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行
了用 α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数 α粒子穿过金箔后基本上仍沿
原来方向前进，但有少数 α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于 90°，
也就是说它们几乎被“撞”了回来。
(2)原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷
和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。
二、氢原子光谱
1．光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长
(频率)和强度分布的记录，即光谱。
2．光谱分类
3．氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长
公式＝R，(n＝3,4,5，…，R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1)。
4．光谱分析：利用每种原子都有自己的特征谱线可以用来鉴别物质和确定
物质的组成成分，且灵敏度很高。在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义。
三、氢原子的能级、能级公式
1．玻尔理论
(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原
1
子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。
(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的
光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即 hν＝Em－En。(h是普朗克常
量，h＝6.63×10－34 J·s)
(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。
原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。
2．氢原子的能级、能级公式
(1)氢原子的能级
能级图如图所示
(2)氢原子的能级和轨道半径
① 氢原子的能级公式：
En＝E1(n＝1,2,3，…)，其中 E1为基态能量，其数值为 E1＝－13.6 eV。
② 氢原子的半径公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中 r1为基态半径，又称
玻尔半径，其数值为 r1＝0.53 ×10－10m。
四、原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期、放射性同位素
1．原子核的组成
原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数。
2．天然放射现象
元素自发地放出射线的现象，首先由贝克勒尔发现。天然放射现象的发现，
说明原子核具有复杂的结构。
3．放射性同位素的应用与防护
(1)放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性
同位素的化学性质相同。
(2)应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等。
(3)防护：防止放射性对人体组织的伤害。
4．原子核的衰变
(1)衰变：原子核放出 α粒子或 β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子
核的衰变。
2
(2)分类
α衰变：X→Y＋He　如：U→Th＋He；
β衰变：X→Y＋e　如：Th→Pa＋e；
(3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。半衰期由原
子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关。
五、核力和核能
1．核力
原子核内部，核子间所特有的相互作用力。
2．核能
(1)核子在结合成原子核时出现质量亏损 Δm，其对应的能量 ΔE＝Δ mc 2
。
(2)原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加 Δm，吸收的
能量为 ΔE＝Δ mc 2
。
六、裂变反应和聚变反应、裂变反应堆、核反应方程
1．重核裂变
(1)定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较
小的原子核的过程。
(2)典型的裂变反应方程：
U＋n→Kr＋Ba＋3n。
(3)链式反应：重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程。
(4)临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的最小体积及其相应
的质量。
(5)裂变的应用：原子弹、核反应堆。
(6)反应堆构造：核燃料、减速剂、镉棒、防护层。
2．轻核聚变
(1)定义：两个轻核结合成质量较大的核的反应过程。轻核聚变反应必须在
高温下进行，因此又叫热核反应。
(2)典型的聚变反应方程：
H＋H→He＋n＋17.6 MeV
1．思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)
(1)α、β、γ三种射线中，α射线的电离作用最强。(√)
(2)半衰期与温度无关。(√)
(3)如果某放射性元素的原子核有 100 个，经过一个半衰期后还剩 50 个。
(×)
(4)所有元素都可以发生衰变。(×)
3
摘要：

第2节　原子结构和原子核一、原子结构1．电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子。2．原子的核式结构(1)α粒子散射实验：1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来。(2)原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。二、氢原子光谱1．光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。2．光谱分类...

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