《高中化学《原子结构》素材1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学《原子结构》素材1（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一章 原子结构 元素周期律 第一节 原子结构 114C与考古 1949年，美国芝加哥大学WF利比教授发明了l4C测定年代的技术。l4C测定年代技术的发明开辟了史前考古的新纪元。利比因为创立了14C断代法，而于l950年获得诺贝尔化学奖。 14C是碳元素的放射性同位素，半衰期是5730年，相对于碳的另外两种稳定的同位素12C、13C而言，14C的含量极少。环境中14C和另外两种同位素的比例几乎不变，因为14C在上层空间由高能宇宙射线以不变的比例产生并分布到生物圈中。又因为它们与周围的环境不断地交换成分，活的有机体中14C与稳定的碳元素的比例相同。然而，当一个有机体死去后，它就停止了与环境交换碳
2、元素。有机体中残存的放射性14C没有被交换掉，而是以14C的特定衰变速度进行衰变。因此，生物体死后，14C与稳定碳原子的比例开始以一种规律性、可预计的方式变化。 为了测定已死生物的年龄，科学家们测定残存物中14C与稳定碳原子的比例，并把它与活化有机体的比例进行比较。例如，如果已死有机体中的比例值为活有机体比例值的一半，那么它的年龄就是14C的半衰期5730年。 14C半衰期法可以精确测定距今40000年前以内物质的准确年代。如果物质的年代更古老一些，那14C的含量将会太小，以至于半衰期法无法使用。 我国l964年开始用14C进行研究，文物考古工作者应用14C断代法取得了许多重大成就，其中有些成
3、果甚至改变了旧的观点。如原来认为河套人、资阳人和山顶洞人等其活动年代为5万年前或5万年前以上，但应用14C 断代法证明其均在4万年前以内，甚至山顶洞人约是l万多年前，这一研究结果表明旧石器晚期文化变迁和进展速度比考古工作者想像的要快。 2实验与原子结构研究w.w.w.g.k.x.x.c.o.m (1)X射线放射性电子 19世纪末，在对阴极射线本性的研究中，德国物理学家伦琴于l895年意外地发现了穿透力极强的X射线。X射线的发现，导致了放射性的发现。l896年初，法国物理学家贝克勒尔在研究产生X射线的原因时，发现了天然铀的放射性现象。放射性的发现揭示了原子内部的复杂性。 1897年，英国物理学家
4、汤姆逊从阴极射线能被电场、磁场转向这一特性出发，利用电场和磁场的联合偏转作用测定了这种负电微粒的荷质比。实验表明，无论是改变放电管中的气体，还是改变阴极材料，阴极射线微粒的荷质比不变，这说明它是各种原子的一个共同组成部分。后来，汤姆逊采纳了爱尔兰物理学家斯通尼的提议，把这种带负电荷的微粒定名为“电子”。从而彻底否定了自道尔顿以来，认为原子是组成一切物质不可分割的基元的传统观念。(2) 粒子散射实验和卢瑟福的原子模型1904年，汤姆逊设想，原子是一个带电的球，正电性的物质均匀地分布在原子内部整个空间，电子嵌在那里就像葡萄干嵌在果子面包里似的。然而，英国物理学家和化学家卢瑟福通过著名的 粒子对金箔
5、的散射实验，推翻了汤姆逊的观点，证实了正电荷集中在原子中心即原子核上，而原子内部的绝大部分空间都是空荡荡的。1911年，卢瑟福正式提出了核式原子模型。 (3)光谱实验与量子力学模型 1913年，丹麦物理学家玻尔将卢瑟福的原子模型与量子论大胆而巧妙地结合起来，提出著名的玻尔原子结构模型，成功地解释了氢原子定态结构和氢原子光谱线系，在原子结构理论上取得了重大的突破。 19世纪初，由于光谱分析仪的出现和发展，科学家们对天体和地球上许多物质的光谱进行了大量研究，积累了丰富的实验资料，并力图从中寻找谱线的分布规律。玻尔用自己的理论对氢原子中处于各定态的电子的轨道半径和能量进行了详细的计算，所得的结果完全
6、符合光谱分析所得的数据，使长期直无法解释的经验公式从本质上得到阐明。玻尔理论的成功，在科学界引起了很大的震动，大大推进了原子论的发展。 为了解释氢原子光谱的精细结构，1915年德国物理学家索末非发展了玻尔理论，提出了角量子数和磁量子数的概念。 3. 假说和模型模型方法在古代就开始应用了，那时除应用物质模型外，已开始应用思想模型作为科学思维的工具。在近代科学的产生和发展中，模型方法曾经发挥了重要作用。自19世纪初原子分子学说创立以来，思想模型在化学中的应用越来越广泛。在化学的各分支学科中，化学家巧妙地构建了大量的模型，有力地促进了化学理论的发展。而化学理论的发展也包含着不同类型的化学模型的演化和
7、更替。现代化学成了各种化学模型荟萃之地。模型方法是化学中一种十分重要的科学认识方法。 在自然科学研究中，对客观对象进行了一定的观察实验和对所获得的科学事实进行初步概括之后，通常要利用想象、抽象、类比等方法，建立一个适当的模型来反应和代替客观对象，并通过研究这个模型来揭示客观对象的形态、特征和本质。这样的方法就是模型方法。被反应和代替的客观对象称为模型的原型。物质模型和思想模型都是认识世界的重要手段。人们在制作任何一个物质模型之前，首先要在头脑中对它进行想像、论证并作出计算设计，也就是先要构建一个相应的思想模型。思想模型是以思想映像的形式由研究者在思维中形成的，存在于他们的头脑中，并由他们进行着
8、思想的操作、变革和思想实验。学模型中常见的主要有结构化学中的模型、化学热力学中的模型和化学动力学中的模型。结构化学中的模型主要用来反映、再现物质的化学结构。物质化学结构的基本内容包括两个方面：一是分子或晶体内的粒子(原子、离子、分子)在空间的分布；二是这些粒子之间的相互作用，特别是原子(或离子)之间的强烈的相互作用即化学键。这两个方面是密切联系的，因为粒子在空间的分布是由离子间的吸引或排斥作用决定的，而粒子间的作用力又随它们在空间的距离而改变。这种模型表现直观、真实，有助于人们对概念理解和研究。从科学方法论的意义上来说，所谓假说，可以理解为对于事物、现象及其本质、规律或原因的某种推测性说明方式。原则上，科学中任何需要经受检验的陈述，都可以称为假说；化学假说也不例外。由于假说是根据定的事实材料和理论知识，对研究对象未知性质和规律的一种推测，所以它既包括已知知识，又包括据此此而推测得到的未知知识。就这个意义来说，假说具有科学性和假定性相结合的特点。在化学史上曾经有许多著名假说，如燃素假说、道尔顿的原子假说、阿伏加德罗的分子假说、门捷列夫的元素周期律的假说等。在对假说进行实践和逻辑上的验证以后，假说就成了理论。假说是在认识运动过程中转化为化学理论的；化学假说与理论两者在把化学知识体系化的发展过程中既紧密相连，又相互渗透。化学理论发展本身也得借助于化学假说。
