原子結構模型發展歷程

2021-02-08 同濟量子力學

       原子結構模型是人們對物質世界微觀結構的認識而建立的模型。目前人們普遍接受原子由原子核(質子和中子)和電子構成,電子繞核運動。

       原子模型最早由道爾頓提出,經過湯姆遜、盧瑟福等人的改進,最後波爾引入量子化的軌道來完善,進而形成了近代原子模型。

    請根據下列主線,寫出原子結構發展的詳細過程。

1808年,英國化學家道爾頓(Dalton,1766—1844年)出版了《化學哲學新體系》一書,提出了原子學說,認為每種單質均由很小的原子組成。不同的單質由不同質量的原子組成。並認為原子是一個堅硬的小球,在一切化學變化中保持基本性質不變。

1897年英國科學家湯姆孫(Thomson)(1856—1940)發現原子裡有帶負電荷的電子。

1904年,湯姆孫首先提出葡萄乾麵包原子模型。湯姆森的原子模型能解釋原子是電中性的,還能估計原子半徑約為100pm。

1911年,盧瑟福(Rutherford)(1897—1937)和蓋革(1882—1945)的散射實驗。

1912年,盧瑟福提出新的原子模型是帶正電的原子核在原子正中,佔原子質量的絕大部分,正像太陽系中太陽那樣;帶負電的電子環繞原子核作高速運動。按這個模型可估計原子直徑是100pm,電子直徑是1fm,原子核直徑是10~0.1fm,原子內部有很大空間。

丹麥化學家玻爾(Bohr)(1885—1962)引進量子學說,支持盧瑟福的新模型,為原子結構理論譜寫出光輝的一頁。該理論首先揭開氫光譜之謎,成功地使巴耳末(1825—1898)公式得到完滿解釋,還輕而易舉地算出原子半徑。

1919年,盧瑟福用α粒子轟擊氮核,首次發現質子。由此知道原子核中存在質子。他根據原子該質量,提出還存在中子的假說,並預言中子呈電中性,周圍不形成電場,不會使周圍粒子帶電,它的穿透力比α粒子強。

1924年法國科學家德布羅意(deBroglie,1892—1960)發現微觀世界的微粒在不同條件下分別表現為波動和粒子的性質,即有波粒二象性。

1930年盧瑟福的學生查德威克(1891—1974)在卡文迪許實驗室用α粒子轟擊石蠟時,捕捉到不顯電性的中子。


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