第4章 4．1原子核結(jié)構(gòu)探秘

1、.41原子核構(gòu)造探秘學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1.知道質(zhì)子、中子的發(fā)現(xiàn)過程，知道原子核的組成重點(diǎn)2理解核子、同位素的概念重點(diǎn)3掌握核反響的概念，會(huì)書寫核反響方程重點(diǎn)、難點(diǎn)質(zhì) 子 和 中 子 的 發(fā) 現(xiàn)1質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)1實(shí)驗(yàn)：為探測(cè)原子核的構(gòu)造，盧瑟福用粒子轟擊氮原子核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子2結(jié)論：質(zhì)子是原子核的組成部分2中子的發(fā)現(xiàn)1盧瑟福的猜測(cè)盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子后，猜測(cè)核內(nèi)還有一種不帶電的中性粒子，并給這種“粒子起名為中子2中子的發(fā)現(xiàn)是許多科學(xué)家研究的結(jié)晶1930年，用釙發(fā)出的射線轟擊鈹時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種穿透才能極強(qiáng)的射線1932年，約里奧·居里夫婦用這種射線轟擊石蠟，能從石蠟中打出質(zhì)子1932年，查德威

2、克對(duì)云室中這種射線進(jìn)展研究，發(fā)現(xiàn)這種射線是一種不帶電、質(zhì)量接近質(zhì)子的粒子流，即為中子1盧瑟福在粒子散射實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子×2玻爾在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了中子×3查德威克在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了中子盧瑟福是如何證明粒子轟擊氮原子核產(chǎn)生的新核是質(zhì)子的？【提示】盧瑟福把這種粒子分別引進(jìn)電場(chǎng)和磁場(chǎng)，根據(jù)該粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)，測(cè)出了其質(zhì)量和電量，確定它就是氫原子核，又叫質(zhì)子1質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)1實(shí)驗(yàn)背景電子的發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識(shí)到，原子不再是構(gòu)成物質(zhì)的根本單位，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，原子的中心有一個(gè)原子核，原子核集中了原子的全部正電荷和幾乎全部的質(zhì)量原子核的構(gòu)造如何？1919年，盧瑟福做了用粒子轟擊氮原子核的實(shí)驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)

3、裝置如圖4­1­1所示圖4­1­1T進(jìn)氣孔、A放射源、F鋁箔、S熒光屏、M顯微鏡，C真空容器3實(shí)驗(yàn)過程容器C里放有放射性物質(zhì)A，從A放射出的粒子射到鋁箔F上，適中選取鋁箔的厚度，使粒子恰好被它完全吸收，而不能透過在F的后面放一熒光屏S，M是顯微鏡，通過M可以觀察到S是否有閃光4實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象開場(chǎng)，S上無閃光因?yàn)榱Ｗ記]有穿過鋁箔翻開進(jìn)氣孔T的閥門，通入氮?dú)?，可以觀察到S上有閃光5實(shí)驗(yàn)分析容器C中通入氮?dú)夂?，用顯微鏡觀察到熒光屏上有閃光，閃光一定是粒子擊中氮核后產(chǎn)生的新粒子透過鋁箔引起的6新粒子性質(zhì)研究把這種粒子引進(jìn)電磁場(chǎng)中，根據(jù)它在電磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)，測(cè)出了它的質(zhì)量

4、和電量，進(jìn)而確定它就是氫原子核，又叫質(zhì)子用符號(hào)表示為H或P.人們用同樣的方法從其他元素的原子核中也轟擊出了質(zhì)子7實(shí)驗(yàn)結(jié)論質(zhì)子是原子核的組成部分2中子的發(fā)現(xiàn)1科學(xué)家在1930年利用Po放出的射線轟擊鈹原子核時(shí)，產(chǎn)生了一種看不見的貫穿才能很強(qiáng)、不受電場(chǎng)和磁場(chǎng)影響的射線21932年，約里奧·居里夫婦發(fā)現(xiàn)假如用來自鈹?shù)纳渚€去轟擊石蠟，能從石蠟中打出質(zhì)子，如圖4­1­2所示圖4­1­231932年，查德威克進(jìn)一步研究這種射線時(shí)發(fā)現(xiàn)，這種射線是一種不帶電的、質(zhì)量接近質(zhì)子的粒子流，即是盧瑟福猜測(cè)的中子4結(jié)論：中子是原子核的組成部分1多項(xiàng)選擇盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子后，

5、猜測(cè)到原子核中還有中子的存在，其判斷根據(jù)與以下事實(shí)不相符的是 A電子數(shù)與質(zhì)子數(shù)相等B原子核的質(zhì)量大約是質(zhì)子質(zhì)量的整數(shù)倍C原子核的核電荷數(shù)只是質(zhì)量數(shù)的一半或少一些D原子核中存在不帶電且質(zhì)量與質(zhì)子相近的中性粒子【解析】盧瑟福發(fā)現(xiàn)原子核的核電荷數(shù)與原子核的質(zhì)量數(shù)不相等，大約是原子核質(zhì)量數(shù)的一半或少一些，因此猜測(cè)到在原子核內(nèi)還存在有質(zhì)量而不帶電的中性粒子，即中子，故不符合事實(shí)的是A、B.【答案】AB2如圖4­1­3所示為查德威克研究原子核內(nèi)部構(gòu)造的實(shí)驗(yàn)示意圖，由天然放射性元素釙Po放出射線轟擊鈹時(shí)會(huì)產(chǎn)生粒子流a，用粒子流a轟擊石蠟后會(huì)打出粒子流b，那么粒子流a為_，粒子流b為_圖4

6、­1­3【解析】不可見的粒子轟擊石蠟時(shí)打出的應(yīng)是質(zhì)子，因?yàn)橘|(zhì)子就是氫核，而石蠟中含有大量氫原子，轟擊石蠟的不可見粒子應(yīng)該是中子，故a為中子，b為質(zhì)子【答案】中子質(zhì)子31919年盧瑟福通過如圖4­1­4所示的實(shí)驗(yàn)裝置，第一次完成了原子核的人工轉(zhuǎn)變，并由此發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子圖中A為放射源發(fā)出的_粒子，B為_氣圖4­1­4【解析】題圖為粒子轟擊氮原子核生成質(zhì)子的實(shí)驗(yàn)裝置，放射源A發(fā)出的是粒子，B為氮?dú)狻敬鸢浮康?1)盧瑟福通過原子核的人工轉(zhuǎn)變發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子并預(yù)言了中子的存在.(2)查德威克首先從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了中子，證實(shí)了盧瑟福的預(yù)言.(3)在盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)

7、子的實(shí)驗(yàn)裝置中，穿過鋁箔到達(dá)熒光屏的不可能是放射源放出的粒子. 原子核的組成和核反響方程1原子核的組成1組成：原子核由質(zhì)子和中子組成，并將質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子2原子核的符號(hào)：X，其中X為元素符號(hào)；A表示原子核的質(zhì)量數(shù)，Z表示核電荷數(shù)3兩個(gè)根本關(guān)系：核電荷數(shù)質(zhì)子數(shù)原子序數(shù)質(zhì)量數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)核子數(shù)2同位素具有一樣質(zhì)子數(shù)、不同中子數(shù)的原子核，互稱為同位素如氫的三種同位素H、H、H.3核反響與核反響方程1核反響：原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程2核反響方程：用原子核符號(hào)描繪核反響過程的式子3核反響規(guī)律：在核反響中，質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)守恒1原子核內(nèi)只有質(zhì)子而沒有中子×2同位素具有一樣的

8、物理、化學(xué)性質(zhì)×3核反響方程只要滿足質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒可以隨意寫×鉛的原子序數(shù)為82，一個(gè)鉛原子質(zhì)量數(shù)為207，其核外電子有多少個(gè)？中子數(shù)又是多少？【提示】鉛的原子序數(shù)為82，即一個(gè)鉛原子中有82個(gè)質(zhì)子，由于原子是電中性的，質(zhì)子與電子電性相反、電量一樣，故核外電子數(shù)與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)一樣為82個(gè)，根據(jù)質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和的關(guān)系，鉛原子核的中子數(shù)為20782125個(gè)1原子核的大小和組成2對(duì)核子數(shù)、電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)的理解1核子數(shù)：質(zhì)子和中子質(zhì)量差異非常微小，二者統(tǒng)稱為核子，所以質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和叫核子數(shù)2電荷數(shù)Z：原子核所帶的電荷等于質(zhì)子電荷的整數(shù)倍，通常用這個(gè)數(shù)表示原子核的電

9、荷量，叫作原子核的電荷數(shù)3質(zhì)量數(shù)A：原子核的質(zhì)量等于核內(nèi)質(zhì)子和中子的質(zhì)量總和，而質(zhì)子與中子質(zhì)量幾乎相等，所以原子核的質(zhì)量幾乎等于單個(gè)核子質(zhì)量的整數(shù)倍，這個(gè)倍數(shù)叫作原子核的質(zhì)量數(shù)3同位素：原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)決定了核外電子的數(shù)目，進(jìn)而也決定了元素的化學(xué)性質(zhì)，同種元素的質(zhì)子數(shù)一樣，核外電子數(shù)也一樣，所以有一樣的化學(xué)性質(zhì)，但它們的中子數(shù)可以不同，所以它們的物理性質(zhì)不同把具有一樣質(zhì)子數(shù)、不同中子數(shù)的原子核互稱為同位素4Ra是Ra的一種同位素，那么以下說法正確的選項(xiàng)是 A它們具有一樣的質(zhì)子數(shù)和質(zhì)量數(shù)B它們具有一樣的中子數(shù)和不同的原子序數(shù)C它們具有一樣的核電荷數(shù)和不同的中子數(shù)D它們具有一樣的核外電子數(shù)和不同的

10、化學(xué)性質(zhì)【解析】原子核的原子序數(shù)與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)、核電荷數(shù)、核外電子數(shù)都是相等的，且原子核內(nèi)的質(zhì)量數(shù)核子數(shù)等于核內(nèi)質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和由此知這兩種鐳的同位素核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)均為88，核子數(shù)分別為228和226，中子數(shù)分別為140和138；原子的化學(xué)性質(zhì)由核外電子數(shù)決定，因?yàn)樗鼈兊暮送怆娮訑?shù)一樣，所以它們的化學(xué)性質(zhì)也一樣故正確答案為C.【答案】C5完成以下各核反響方程，并指出哪個(gè)核反響是首次發(fā)現(xiàn)質(zhì)子、中子的抽學(xué)生留空A.BHeN B.Be CnC.Al MgHD.NHeO E.UTh F.Na NaH【解析】A.BHeNnB.BeHeCn此核反響使查德威克首次發(fā)現(xiàn)了中子C.AlnMgHD.NHeOH此核反響使盧瑟福首次發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子E.UThHeF.NaHNaH【答案】見解析6鐳的原子序數(shù)是88，原子核質(zhì)量數(shù)是226.試問：1鐳核中有多少個(gè)質(zhì)子？多少個(gè)中子？2鐳核所帶的電荷量是多少？3呈中性的鐳原子，核外有多少個(gè)電子？【解析】1鐳核中的質(zhì)子數(shù)等于其原子序數(shù)，故質(zhì)子數(shù)為88，中子數(shù)N等于原子核的質(zhì)量數(shù)A與質(zhì)子數(shù)Z之差，即NAZ22688138.2鐳核所帶電荷量：QZe88×1.6×