《原子結(jié)構(gòu)原子核》課件

《原子結(jié)構(gòu)與原子核》歡迎來到《原子結(jié)構(gòu)與原子核》課程！我們將深入探究原子內(nèi)部的奧秘，了解原子的組成、原子核的特性以及核反應(yīng)等重要內(nèi)容，帶您開啟原子世界的奇妙之旅。課程導(dǎo)入課程目標掌握原子結(jié)構(gòu)和原子核的基本概念，了解原子核的組成和性質(zhì)，并認識核反應(yīng)的基本類型和應(yīng)用。課程內(nèi)容本課程將涵蓋原子結(jié)構(gòu)、原子核模型、核反應(yīng)、放射性等重要內(nèi)容，并結(jié)合實際應(yīng)用案例進行講解。原子的組成1原子核帶正電2電子帶負電3原子電中性原子核的發(fā)現(xiàn)1湯姆遜模型原子是一個帶正電的球體，電子像“棗糕”上的棗子一樣均勻分布在球體內(nèi)。2盧瑟福散射實驗α粒子轟擊金箔，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)粒子穿過金箔，少量粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)粒子被反彈回來。3原子核模型原子中心有一個很小的帶正電的原子核，電子繞著原子核運動。原子核的特性體積小原子核的體積遠遠小于原子的體積。質(zhì)量大原子核的質(zhì)量幾乎等于原子的質(zhì)量。帶正電原子核的帶正電荷量等于原子中電子的帶負電荷量。質(zhì)量數(shù)和原子序數(shù)質(zhì)量數(shù)原子核中質(zhì)子和中子的總個數(shù)，用字母A表示。原子序數(shù)原子核中質(zhì)子的個數(shù)，用字母Z表示，也代表元素在元素周期表中的位置。同位素12碳-126個質(zhì)子，6個中子13碳-136個質(zhì)子，7個中子14碳-146個質(zhì)子，8個中子元素周期表元素周期律元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈周期性變化。族周期表中同一縱列的元素，化學(xué)性質(zhì)相似。周期周期表中同一橫行的元素，電子層數(shù)相同。元素周期表的發(fā)展1門捷列夫根據(jù)元素的原子量和化學(xué)性質(zhì)排列元素周期表，預(yù)測了一些未知元素的存在和性質(zhì)。2莫塞萊根據(jù)元素原子核的電荷數(shù)（原子序數(shù)）對元素周期表進行重新排列，更加科學(xué)和準確。3現(xiàn)代元素周期表根據(jù)原子核的結(jié)構(gòu)和電子構(gòu)型進行排列，包括s、p、d、f四個電子層，更全面地反映了元素性質(zhì)的規(guī)律。電子的排布1電子層根據(jù)電子能量高低，電子排布在不同的能級，形成不同的電子層。2電子亞層同一電子層內(nèi)，能量相近的電子排布在不同的電子亞層，例如s、p、d、f亞層。3電子軌道每個電子亞層包含一個或多個原子軌道，描述了電子在空間中的運動狀態(tài)。電子軌道模型原子軌道構(gòu)型元素原子序數(shù)電子構(gòu)型氫11s1氦21s2鋰31s22s1電子云和電子云模型電子云描述了電子在原子核周圍出現(xiàn)的概率分布。電子云模型用電子云來表示電子在原子核周圍的空間分布。量子數(shù)的概念主量子數(shù)（n）描述電子的能級，取正整數(shù)，n=1、2、3…角量子數(shù)（l）描述電子軌道的形狀，取值范圍從0到n-1，分別對應(yīng)s、p、d、f軌道。磁量子數(shù)（ml）描述電子軌道在空間中的取向，取值范圍從-l到+l，包括0。自旋量子數(shù)（ms）描述電子本身的自旋方向，取值為+1/2或-1/2。量子躍遷吸收光子電子從低能級躍遷到高能級。發(fā)射光子電子從高能級躍遷到低能級。氫原子的量子模型玻爾模型氫原子只有一個電子，其電子運動的軌道是確定的。量子模型氫原子電子的運動狀態(tài)用四個量子數(shù)來描述，其運動軌道是不確定的。多電子原子的軌道元素原子序數(shù)電子構(gòu)型鋰31s22s1鈹41s22s2硼51s22s22p1原子核的組成質(zhì)子帶正電的核子，符號為p或H1，質(zhì)量約為1.0073u。中子不帶電的核子，符號為n，質(zhì)量約為1.0087u。原子核粒子1質(zhì)子：帶正電荷，由三個夸克組成，是原子核的組成部分。2中子：不帶電荷，由三個夸克組成，是原子核的組成部分。3電子：帶負電荷，是原子核外繞核運動的粒子。核力的特性短程力核力只作用于原子核內(nèi)的核子之間，距離大于10?1?m時，核力就消失。強力核力是自然界中最強的力，比電磁力強得多。飽和性一個核子只與它周圍的少數(shù)核子發(fā)生作用。核力的種類1強核力保持原子核穩(wěn)定，將質(zhì)子和中子束縛在一起。2弱核力參與放射性衰變過程，引起某些核子的轉(zhuǎn)化。核反應(yīng)核裂變重核原子核在中子的轟擊下分裂成兩個或多個較輕的原子核，同時釋放出巨大的能量。核聚變兩個或多個輕核原子核在高溫高壓下結(jié)合成一個更重的原子核，同時釋放出巨大的能量。核反應(yīng)的釋放能量1質(zhì)量虧損核反應(yīng)前后質(zhì)量發(fā)生變化，質(zhì)量虧損轉(zhuǎn)化為能量。2愛因斯坦質(zhì)能方程E=mc2，能量與質(zhì)量成正比。3核能核反應(yīng)釋放的能量被稱為核能，應(yīng)用于核電站和核武器。核裂變原理重核原子核在中子的轟擊下發(fā)生裂變，釋放出能量和新的中子。鏈式反應(yīng)新釋放的中子繼續(xù)轟擊其他重核原子核，引發(fā)新的裂變，形成鏈式反應(yīng)。核聚變1原理兩個或多個輕核原子核在高溫高壓下發(fā)生聚變，釋放出巨大的能量。2應(yīng)用太陽和其他恒星的能量來源，未來清潔能源的重要方向。放射性衰變1α衰變原子核釋放出一個α粒子（氦核），原子序數(shù)減2，質(zhì)量數(shù)減4。2β衰變原子核釋放出一個β粒子（電子或正電子），原子序數(shù)增加或減少1，質(zhì)量數(shù)不變。3γ衰變原子核釋放出一個γ射線（高能光子），原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)不變。放射性元素的應(yīng)用1醫(yī)療診斷和治療疾病，例如放射性同位素標記的藥物。2工業(yè)測量厚度、密度、流量等，例如工業(yè)探傷儀。3農(nóng)業(yè)提高農(nóng)作物產(chǎn)量，例如用放射性同位素追蹤肥料的吸收情況。輻射對人體的影響電離輻射能量較高的輻射，如α、β、γ射線，可以使原子或分子失去電子，形成離子。危害電離輻射可以破壞生物組織，導(dǎo)致細胞死亡，甚至引起癌癥等疾病。電離輻射的保護時間減少接觸放射源的時間，縮短暴露時間。距離遠離放射源，增