原子结构分析及散射理论证明

6.2.1 结构图

6.2.2 原子的质量和大小

1.原子质量

(1)相对值

①将碳在自然界中最丰富的一种同位素碳12定为12.000个单位,以此作为原子量的标准。如:氢的原子量是1.0079。

②同位素:有相同的原子序数,原子量不同但化学性质完全相同的元素。

(2)绝对值:

式中,MA为A原子质量的绝对值;A为原子量,指1摩尔原子的质量数g;NA为阿伏伽德罗常量,NA=6.022169×1023mol-1,即:任何元素,在1摩尔物质中,原子数都相同。

例如

2.原子大小

(1)根据晶体按规则排列求得

(2)根据分子运动论求得

式中,λ为分子平均自由程;N为单位体积中分子数;r为原子半径(单原子分子)。(www.xing528.com)

(3)根据范德瓦耳斯方程求得

式中,从实验中求得b,为分子所占体积的4倍(单原子分子),由此得到分子半径。

6.2.3 原子的核式结构

1.汤姆孙模型(略)

2.卢瑟福模型

(1)α粒子的散射理论

图6-1中,α粒子是快速粒子,其质量是电子质量的7300倍,带有两个单位的正电荷,为氦原子核。当它发射到原子附近时,受库仑斥力的作用改变速度方向,与原方向形成θ角,以此证明原子核式结构的存在。

图6-1 α粒子的散射理论

(2)原子核大小

式中,rm为离原子核的最小距离,即原子核半径的上限;Ze为原子的正电量;ε0为真空介电常数;M为原子质量;v为α粒子的速度。

(3)这种理论推导,实际上完全符合一般的逻辑思维,就如同一个人在走路时被别人撞了一下后改变方向,这将给我们以充分的启发。