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1、原子论和原子模型开展史及对中学化学的启示和作用原子论开展史与主要内容一、科学原子论诞生的时代背景化学是以物质为研究对象，以说明物质的结构及其变化规律为己任，所以，“物质是什么构成的？是化学的根本问题，也是核心问题。然而，从上古代的德谟克利特公元前460前370年到17世纪的波义耳16271691年，上下2023多年，尚未做出完全正确的答复。虽然德谟克里特早就提出，物质是由看不见的微粒构成。并把这种微粒称作“原子希腊文意思是不可分割的，但只是一种猜测，一种推理，没有实验根据，因而对物质结构的认识是朦胧的、幼稚的，处于萌芽时期。到了17世纪的1661年，波义耳才第一次明确了化学的研究对象、方法以及
2、他的物质观，把化学确定为科学。他以化学实验为根底建立了科学的元素论，他认为只有那些不能用化学方法再分解的简单物质才是元素。这种物质观已接近原子论，但还不是科学的原子论。因为，他当时称之为元素的物质，今天看来只是单质，而不是原子。其中还有不少错误：受实验条件的限制和思想上的局限性，曾错误的把火、气、水都视为元素；把物理性质“火和化合物“水都当成了元素，造成了元素概念的混乱。在波义耳之后的102年里，人们在科学实验和化学分析中不断发现新的元素，把化合物从元素表中逐渐拉了下来，1789年，拉瓦锡对元素概念又进行了总结和思考，提出元素是“化学分析所能到达的终点。丰富了波义耳的元素观，发表了包含33种元
3、素的元素表，但对元素的质量未能进行测定和确认。因而，波义耳的“元素论尚未成为准确、清晰、科学的概念，有待于进一步开展。二、科学原子论的提出过程与内容随着科学实验的深入、技术的进步、一代又一代科学家的努力，人们对物质的认识渐渐地明确起来，并发生了认识上的飞跃，产生了科学的原子论，完成这一“飞跃的代表人物就是英国科学家道尔顿，那已经是19世纪初的事情了1803年。道尔顿的科研题目是从气象学开始，很有成就，并出版了专著。进而研究大气物理学，从混合气体的扩散和分压的测定，发现了气体分压定律，引发了对物质结构本质的思考，题目自然地转入化学领域，经逻辑推导，提出原子新概念，进一步又测定了原子的相对原子量，
4、终于建立起了科学原子论。在道尔顿之前，人们就已经认识到空气是由氮气和氧气以及少量二氧化碳组成的，而且还知道它们的密度：氮气轻、氧气重、二氧化碳更重。道尔顿在做混合气体实验时发现，最轻的氮气并不是浮在最上面，最重的二氧化碳也不是沉在最下面，而是混合得很均匀，并不分层，这是为什么？这个问题只能说明气体具有扩散性。为什么气体会有扩散性？只能设想气体是由微小的微粒组成的，只有这样当它们混合时才能不分层，相互掺合，才能形成均匀的整体。为了证实他的推测，他又做了混合气体压强测定。他把两个容积相等的容器分别充满氮气和氧气，并使它们的压强相等。当设法把氮气全部压入氧气容器后，结果，混合气体的总压等于氮气和氧气
5、压强之和，氮气、氧气的分压与混合前的压强相等。这就是道尔顿于1801年提出的混合气体分压定律，分压定律说明了气体具有扩散性。扩散是一个纯物理过程，一种气体可以均匀地分布在另一种气体之间，扩散性说明了物质的微粒性。所以，他推论：物质的微粒性是存在的。他说道，这些微粒也许太小，即使用显微镜也未必能看见指光学镜，所以他选择了“原子一词来称呼这种微粒。他认为同类原子相斥，异类原子相吸，因而气体才有了扩散性。分压定律支持了他的原子论观点。既然原子是微粒，是质点，是物质的根本构成，它就应该有质量，不同的原子应有不同的质量，这是原子最根本特性之一。为此，他决心测出原子的质量原子量。开始他采用物理的方法：他假
6、定在同温同压下，相同体积的气体含有相同数目的原子，这样他就可以测定气体的相对密度来算出原子的相对质量。但是他在氢、氧燃烧合成水的实验中测得的水蒸汽密度反而小于氧气密度，这就说明他的假定是错误的，用气体密度法来测原子量是行不通的。今天看来，他只要把假定中的原子改为分子就正确了，用气体密度法来测气体分子量还是可以的。道尔顿在物理方法测定失败后转向用化学法测原子量。早在18世纪拉瓦锡就已测得水是由85份氧和15份氢组成。道尔顿假定水是由一个氧原子和一个氢原子组成，因此，氧原子重量约为氢原子重量的5.66倍。他还假定氨也是氮和氢组成的二元化合物，他由分析结果得出氮原子量约为氢原子的4倍，道尔顿还把氢原
7、子量定为基准值1，根据其他化学家的分析结果，他在1803年9月6日工作日记上记载了最早的一张原子相对重量表，其数值和今天所知道的相距甚远，误差主要出在未把物质原子组成比例搞准，但已使人们树立了原子量是原子的根本属性的观念，从而为他的原子论奠定了基石。1803年，他在分析一氧化碳和二氧化碳时还发现，两种气体的碳、氧比分别为5.47和5.414。而两气体的氧重量比为12等等，于是提出了倍比定律。这是他原子论的又一重要实验依据。1803年10月，在曼彻斯特的文学和哲学学会的一次集会上，道尔顿讲述了他的原子论，主要论点如下：1一切元素都由不可再分的微粒构成，这种微粒叫做原子。原子在一切化学变化中都保持
8、它的不可再分性。2同一元素的原子，各方面的性质，特别是重量，都完全相同；不同元素的原子重量不同。原子的相对重量原子量是每一种元素的特征性质。3不同元素的原子是以简单的整数比相化合。由于原子的概念是化学的基石，是化学的灵魂，这个问题一旦解决，必然促进化学学科极大的开展。事实正是如此：从科学原子论提出，到19世纪中期，已发现的化学元素就有60多种，证明了原子论的指导作用。从此，化学进入蓬勃开展的新阶段，同时也揭开了物质结构理论的序幕，已能从微观物质结构的角度去揭示宏观化学现象的本质。使化学开展到由材料的堆积至材料的整理，并使其条理化的新时期。科学原子论把原子量视为元素根本特性的思想，使化学研究由定
9、性走向定量，并把二者有机地结合起来。它引导着新元素的发现，并使元素周期表的产生和周期律的发现成为必然。恩格斯在评论原子论时说道：“道尔顿的原子论使到达的结果都有了秩序和相对可靠性，已经能够有系统的，差不多是有方案地向未被征服的领域进攻。科学原子论提出后，为化学家解决实际问题提供了重要的理论根底，化学上已经发现的化学计量学方面的经验定律，如当量定律、定比定律、倍比定律都与原子论有着内在的密切联系，使这些定律都能得到原子论的科学解释。因此，原子论是近代化学的根底，恩格斯赞誉道尔顿为近代化学之父。(摘自教科书中的化学家)原子模型的开展史原子最初被认为没有质的区别，只有大小、形态和位置的区别，经过后期
10、哲学家的开展，认识到各种原子也有质的区别。古代的这种原子观是在缺乏实验佐证的情况下产生的。原子模型开展的四个主要的里程碑(1)道尔顿原子模型：18世纪末英国化学家道尔顿(Dalion，17661844年)通过大量实验与分析，认识到原子是真实存在的并确信物质是由原子结合而成的他于182023出版了化学哲学新体系一书，提出了原子学说，认为每种单质均由很小的原子组成。不同的单质由不同质量的原子组成。并认为原子是一个坚硬的小球，在一切化学变化中保持根本性质不变。此后近一百年，关于原子的结构的认识没有大的变化(2)松糕模型：1897年英国科学家汤姆生发现了电子，随着对放射性现象的深入研究，人们终于在20
11、世纪初抛弃了原于不可分割的陈旧观念1898年汤姆生基于对原子内一定有带电微粒存在的认识，提出了原子是个带正电的球，带负电荷的电子在原子中好似西瓜籽镶嵌在西瓜中一样，原子好似一块“布满浆果的松糕“。(3)卢瑟幅原子模型与坡尔模型：英国科学家卢瑟福(Rutherford 1871一1937年)1911年根据粒子散射实验，提出原子行星模型。卢瑟福用粒子撞击厚度为0.6微米6e的金箔时，发现绝大局部粒子都能穿透金属薄片，少数有相当大的角度的偏转，还有个别被反弹回来。实验说明：原子内部有很大的空隙，被反射回来的粒子一定是碰到了质量远大于粒子的、带正电荷的极小微粒的结果因为粒子的质量是电子的7000余倍，
12、假设两者相撞，只可能是电子被弹开，粒子偏离不大。通过精密实验及理论计算得知，原子核的半径约为0.03皮米，核上的正电荷数为79。同年，卢瑟福在此实验根底上提出原子行星模型：原子中有个极小的核，它几乎集中了原子全部的质量，带有n个正电荷，另有n个电子绕核运动，就像行星绕大阳旋转一样。后来的实验进一步说明，核外电子的运动很特别，它不像行星绕着太阳旋转样有固定的轨道。而是既像声波、水波一样具有波动性，又像子弹一样具有粒子性。丹麦科学家玻尔(Bohr，18851962年)根据原子行星模型、量子概念和光子概念在1913年说明原子结构的玻尔理论。提出电子在固定的层面上运动，当电子从一个层面跑到另一个层面时
13、，原于便吸收或释放能量。(4)现代物质结构理论中的现代模型：1920年卢瑟预言原子核中一定有中性的粒子，在1932年经过不少科学家反复实验证实了中子的存在，解释了为什么原子的质量要比质子和电子的总质量大。经过大量科学家的努力建立了目前流行的原子模型。在该模型中，电子绕核高速运动，在一个确定的时刻不能精确测定电子确实切位置。为了描写电子的运动规律，用电子云表示电子在原子周围各区域出现几率的大小。将这种几率分布用图像表示时，以浓淡程度表示几率的大小，其形象如同电子在原子核周围形成的云雾团。 对中学化学的启示和作用原子论是化学学科的根基之一,我认为原子论对中学化学教育的启示和作用主要是在学生的化学启
14、蒙阶段,就让学生打下坚实的理论根底.以便于学生在日后的化学学习中,对于化学有一个总体的概念和把握.可以让学生更好的学习化学,理解化学.比方,原子论可以让学生知道什么是原子量,原子量的意义.可以让学生学会化学反响的实质和内在的一些机理.化学方程式的意义,化学反响数据的处理等等.总之原子论就和物理中的经典力学,数学中的加减乘除,英语中的二十六个字母一样,是进入相关领域的大门的钥匙,其重要性必须引起中学化学教育工作者们的注意.原子模型在我的认识里面,主要是一种教学的工具,是反响抽象的化学理论的一种媒体.因于化学的内在本质学习和研究本身就是非常抽象和晦涩难懂的.所以,如果想提高教学效率,加强教学质量,
15、就必须使用一些形象的化学模型和媒体来表现原本抽象的化学理论.可以说,真正优秀的化学教育方法,就是用最简单最浅显易懂的方法让学生最大限度地理解和掌握化学知识.而到达这个目的的不可或缺的方法,就是在理论教学中引入化学模型.这里的化学模型并不仅仅指那些用塑料或木头做的模型,还包括一些化学问题的类比的处理方法.比方电子云图,电子云图并不是一个实物模型,但它却使学生对原子的认识变得浅显而有趣.像这种例子还有很多,不一一举出.原子模型作为非常重要的一种化学模型,是中学化学教学必备的工具和媒体之一.是提高中学教学水平,增加教学质量,提高教学效率的最好的方法之一.作为一名中学化学教育工作者,一定要善长于在化学教学中应用原子模型.在这里我们再举出一些关于化学模型和媒体对于化学教育的作用的例子,以进一步阐述以上论述. 一、辅助教学之媒体、越简单越好在教学中，对于媒体的选择，首先应根据具体教学内容而定，但是，在具体的课堂教学中，如果每节45分钟的课，选择的媒体太多太复杂，花时太长，那么将很难完成教学任务。因此，媒体的选择，只要能够说明问题，应越简单越好。讲碳的化学性质时，我将课本中“笔意二字放大复印，上课时展示，一下子吸引了学生的注意力，顺利地引入新课。模型的展示，挂图及活动挂图的合理运用，均是一些简单，却不失为有效的教学媒体。如有机化学中，运用甲烷、乙烯、乙炔的球棍模
