原子和原子核

《原子和原子核》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、原子和原子核一、原子模型1．湯姆生模型（棗糕模型）2．盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型（行星式模型）α粒子散射實(shí)驗(yàn)是用α粒子轟擊金箔，結(jié)果是絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后基本上仍沿原來的方向前進(jìn)，但是有少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子偏角超過900甚至反彈回來。盧瑟福由α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出：在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間運(yùn)動(dòng)。由α粒子散射實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還可以估算出原子核大小的數(shù)量級(jí)是10-15m。3．玻爾模型（引入量子理論）（1）玻爾的三條假設(shè)（量子化）①軌道量子化rn=n2r1r1=0.53×1

2、0-10m②能量量子化：E1=-13.6eV③原子在兩個(gè)能級(jí)間躍遷時(shí)輻射或吸收光子的能量hν=Em-En氫原子的能級(jí)圖nE/eV∞01-13.62-3.43-1.514-0.853E1E2E3（所謂量子化就是不連續(xù)性，整數(shù)n叫量子數(shù)。）（2）從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子；從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)可能是吸收光子，也可能是由于碰撞（用加熱的方法，使分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，分子間的相互碰撞可以傳遞能量）。原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)只能吸收一定頻率的光子；而從某一能級(jí)到被電離可以吸收能量大于或等于電離能的任何頻率的光子。（如在基態(tài)，可以吸收E≥13.6eV的任何光子，所吸收的能

3、量除用于電離外，都轉(zhuǎn)化為電離出去的電子的動(dòng)能）。4．激光的特性及其應(yīng)用普通光源（如白熾燈）發(fā)光時(shí)，燈絲中的每個(gè)原子在什么時(shí)候發(fā)光，原子在哪兩個(gè)能級(jí)間躍遷，發(fā)出的光向哪個(gè)方向傳播，都是不確定的。激光是同種原子在同樣的兩個(gè)能級(jí)間發(fā)生躍遷生成的，其特性是：⑴是相干光。⑵平行度好。⑶亮度高。能在極小的空間和極短的時(shí)間內(nèi)集中很大的能量。二、天然放射現(xiàn)象1．天然放射現(xiàn)象4天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，使人們認(rèn)識(shí)到原子核也有復(fù)雜結(jié)構(gòu)。2．各種放射線的性質(zhì)比較種類本質(zhì)符號(hào)電荷（e）速度（c）電離性貫穿性α射線氦核He+20.1最強(qiáng)最弱，紙能擋住β射線電子e-10.99較強(qiáng)較強(qiáng)，穿幾mm鋁

4、板γ射線光子γ01最弱最強(qiáng)，穿幾cm鉛版三、核反應(yīng)1．核反應(yīng)類型（1）衰變：α衰變：（核內(nèi)）β衰變：（核內(nèi)）+β衰變：（核內(nèi)）γ衰變：原子核處于較高能級(jí)，輻射光子后躍遷到低能級(jí)。（2）人工轉(zhuǎn)變：（發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)）（發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)）（人工制造放射性同位素）（3）重核的裂變：在一定條件下（超過臨界體積），裂變反應(yīng)會(huì)連續(xù)不斷地進(jìn)行下去，這就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。（4）輕核的聚變：（需要幾百萬度高溫，所以又叫熱核反應(yīng)）所有核反應(yīng)的反應(yīng)前后都遵守：質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒。（注意：質(zhì)量并不守恒。）2．半衰期4放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間叫半衰期。與外界因素?zé)o關(guān)（對(duì)大

5、量原子核的統(tǒng)計(jì)規(guī)律），計(jì)算式為：N表示核的個(gè)數(shù)，此式也可以演變成3．放射性同位素的應(yīng)用（1）利用其射線：α射線電離性強(qiáng)，用于使空氣電離，將靜電泄出，從而消除有害靜電。γ射線貫穿性強(qiáng)，可用于金屬探傷，也可用于治療惡性腫瘤。各種射線均可使DNA發(fā)生突變，可用于生物工程，基因工程。（2）作為示蹤原子。用于研究農(nóng)作物化肥需求情況，診斷甲狀腺疾病的類型，研究生物大分子結(jié)構(gòu)及其功能。（3）進(jìn)行考古研究。利用放射性同位素碳14，判定出土木質(zhì)文物的產(chǎn)生年代。四、核能1．核能核反應(yīng)中放出的能叫核能。2．質(zhì)量虧損核子結(jié)合成原子核，所生成的原子核的質(zhì)量比生成它的核子的總質(zhì)量要小些，這

6、種現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損。3．質(zhì)能方程E=mc2，這就是愛因斯坦的質(zhì)能方程。質(zhì)能方程的另一個(gè)表達(dá)形式是：ΔE=Δmc2。在非國(guó)際單位里，可以用1u=931.5MeV。它表示1原子質(zhì)量單位的質(zhì)量跟931.5MeV的能量相對(duì)應(yīng)。4．釋放核能的途徑裂變和聚變5．核反應(yīng)堆核反應(yīng)堆的主要組成是：（1）核燃料。用濃縮鈾（能吸收慢中子的鈾235占3%~4%）。（2）減速劑。用石墨或重水（使裂變中產(chǎn)生的中子減速，以便被鈾235吸收）。4（3）控制棒。用鎘做成（鎘吸收中子的能力很強(qiáng)）。（4）冷卻劑。用水或液態(tài)鈉（把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出去用于發(fā)電，同時(shí)使反應(yīng)堆冷卻，保證安全）。（5）水泥

7、防護(hù)層。用來屏蔽裂變產(chǎn)物放出的各種射線。核能的計(jì)算：1.秦山核電站的功率為3.0×105kW，如果1g軸235完全裂變時(shí)產(chǎn)生的能量為8.2×1010Ｊ，并且假定所產(chǎn)生的能量都變成了電能，那么每年要消耗多少鈾235?(一年按365天計(jì)算．)2.已知一個(gè)鈹核Be和一個(gè)α粒子結(jié)合成一個(gè)碳核Ｃ，并放出5.6MeＶ能量．（1）寫出核反應(yīng)方程；（2）若鈹核和α粒子共有130ｇ，剛好完全反應(yīng)，那么共放出多少焦的能量?阿伏伽德羅常數(shù)NＡ＝6.02×1023mol－1)（3）質(zhì)量虧損共多少千克?　4