原子
(物理概念)
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原子(atom)指
化學(xué)反應(yīng)不可再分的基本
微粒,原子在化學(xué)反應(yīng)中不可分割。但在物理狀態(tài)中可以分割。原子由
原子核和繞核運動的
電子組成。原子構(gòu)成一般物質(zhì)的最小單位,稱為
元素。已知的元素有119種。[1]
因此具有核式結(jié)構(gòu)。
中文名原子化學(xué)名atom物理名atomy定 義化學(xué)反應(yīng)不可再分的基本微粒性 質(zhì)永不停息地做無規(guī)則運動
原子是一種元素能保持其化學(xué)性質(zhì)的最小單位。一個正原子包含有一個
致密的原子核及若干圍繞在
原子核周圍帶負(fù)電的電子。而負(fù)原子的原子核帶負(fù)電,周圍的負(fù)電子帶正電。正原子的原子核由帶正電的
質(zhì)子和電中性的
中子組成。負(fù)原子原子核中的反質(zhì)子帶負(fù)電,從而使負(fù)原子的原子核帶負(fù)電。當(dāng)質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)相同時,這個原子就是
電中性的;否則,就是帶有
正電荷或者
負(fù)電荷的離子。根據(jù)質(zhì)子和中子數(shù)量的不同,原子的類型也不同:質(zhì)子數(shù)決定了該原子屬于哪一種元素,而中子數(shù)則確定了該原子是此元素的哪一個
同位素。[2]
原子構(gòu)成分子而分子組成物質(zhì)中同種電荷相互排斥,不同種電荷相互吸引。
原子直徑的數(shù)量級大約是10⁻1⁰m。原子的質(zhì)量極小,一般為-27次冪,質(zhì)量主要集中在
質(zhì)子和
中子上。原子核外分布著電子,電子
躍遷產(chǎn)生
光譜,電子決定了一個元素的化學(xué)性質(zhì),并且對原子的
磁性有著很大的影響。所有質(zhì)子數(shù)相同的原子組成元素,每種元素大多有一種不穩(wěn)定的同位素,可以進行
放射性衰變。
原子最早是哲學(xué)上具有
本體論意義的抽象概念,隨著人類認(rèn)識的進步,原子逐漸從抽象的概念逐漸成為科學(xué)的理論。原子核以及電子屬于
微觀粒子,構(gòu)成原子。而原子又可以構(gòu)成分子。
定義
化學(xué)變化中的最小微粒。
注意:原子是構(gòu)成物質(zhì)的最小粒子。是不對的,原子又可以分為原子核與核外電子,原子核又由質(zhì)子和中子組成,而質(zhì)子數(shù)正是區(qū)分各種不同元素的依據(jù)。質(zhì)子和中子還可以繼續(xù)再分。所以原子不是構(gòu)成物質(zhì)的最小粒子,但原子是化學(xué)反應(yīng)中的最小粒子。
性質(zhì)
①原子的質(zhì)量非常小。
②不停地作無規(guī)則運動。
③原子間有間隔。
④同種原子性質(zhì)相同,不同種原子性質(zhì)不相同。
影響
原子的力量很大,其中原子核的能量被釋放之后會有相對的危害。但也有好處,就是我們善于利用的話是可以幫助我們的。其中原子核的放射我們可以讓植物吸收來減少我們的傷害。但我們通??梢宰龅氖潜M量少用有原子能量的東西,這樣可以減少傷害了。要善于觀察和及時了解新的方法才可以更好地預(yù)防。
早期歷史
關(guān)于物質(zhì)是由離散單元組成且能夠被任意分割的概念流傳了上千年,但這些想法只是基于抽象的、哲學(xué)的推理,而非實驗和實驗觀察。隨著時間的推移以及文化及學(xué)派的轉(zhuǎn)變,哲學(xué)上原子的性質(zhì)也有著很大的改變,而這種改變往往還帶有一些精神因素。盡管如此,對于原子的基本概念在數(shù)千年后仍然被化學(xué)家們采用,因為它能夠很簡明地闡述一些化學(xué)界的現(xiàn)象。
原子論是元素派學(xué)說中最簡明、最具科學(xué)性的一種理論形態(tài)。英國自然科學(xué)史家
丹皮爾認(rèn)為,原子論在科學(xué)上
原子模型(14張)
“要比它以前或以后的任何學(xué)說都更接近于現(xiàn)代觀點”。原子論的創(chuàng)始人是
古希臘人
留基伯(公元前500~約公元前440年),他是
德謨克利特的老師。古代學(xué)者在論及原子論時,通常是把他們倆人的學(xué)說混在一起的。留基伯的學(xué)說由他的學(xué)生德謨克利特發(fā)展和完善,因此德謨克利特被公認(rèn)為原子論的主要代表。
德謨克利特認(rèn)為,萬物的本原或根本元素是“原子”和“虛空”?!霸印痹谙ED文中是“不可分”的意思。德謨克利特用這一概念來指稱構(gòu)成具體事物的最基本的物質(zhì)微粒。原子的根本特性是“充滿和堅實”,即原子內(nèi)部沒有空隙,是堅固的、不可入的,因而是不可分的。德謨克利特認(rèn)為,原子是永恒的、不生不滅的;原子在數(shù)量上是無限的;原子處在不斷的運動狀態(tài)中,它的惟一的運動形式是“
振動”,原子的體積微小,是眼睛看不見的,即不能為感官所知覺,只能通過理性才能認(rèn)識。
經(jīng)過二十幾個世紀(jì)的探索,科學(xué)家在17世紀(jì)~18世紀(jì)通過實驗,證實了原子的真實存在。19世紀(jì)初英國化學(xué)家J.道爾頓在進一步總結(jié)前人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,提出了具有近代意義的原子學(xué)說。這種原子學(xué)說的提出開創(chuàng)了化學(xué)的新時代,他解釋了很多物理、化學(xué)現(xiàn)象。
原子是一種元素能保持其化學(xué)性質(zhì)的最小單位。一個原子包含有一個致密的原子核及若干圍繞在
原子核周圍帶負(fù)電的電子。原子核由帶正電的
質(zhì)子和電中性的
中子組成。原子是化學(xué)變化的最小粒子,分子是由原子組成的,許多物質(zhì)是由原子直接構(gòu)成的。
原子的英文名是從希臘語轉(zhuǎn)化而來,原意為不可切分的。很早以前,希臘和印度的哲學(xué)家就提出了原子的不可切分的概念。17和18世紀(jì)時,化學(xué)家發(fā)現(xiàn)了物理學(xué)的根據(jù):對于某些物質(zhì),不能通過化學(xué)手段將其繼續(xù)的分解。19世紀(jì)晚期和20世紀(jì)早期,物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了
亞原子粒子以及原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu),由此證明原子并不是不能進一步切分。
量子力學(xué)原理能夠為原子提供很好的模型。
近代史
1661年,自然哲學(xué)家
羅伯特·波義耳出版了《
懷疑的化學(xué)家》(
The Sceptical Chymist)一書,他認(rèn)為物質(zhì)是由不同的“微粒”或原子自由組合構(gòu)成的,而并不是由諸如氣、土、火、水等基本元素構(gòu)成。
恩格斯認(rèn)為,
波義耳是最早把化學(xué)確立為科學(xué)的化學(xué)家[3]
。
道爾頓在《化學(xué)哲學(xué)新體系》中描述的原子
1803年,英語教師及
自然哲學(xué)家
約翰·道爾頓(
John Dalton)用原子的概念解釋了為什么不同元素總是呈整數(shù)倍反應(yīng),即
倍比定律(
law of multiple proportions);也解釋了為什么某些氣體比另外一些更容易溶于水。他提出每一種元素只包含唯一一種原子,而這些原子相互結(jié)合起來就形成了化合物。
1827年,英國植物學(xué)家
羅伯特·布朗(
Botanist Robert Brown)在使用顯微鏡觀察水面上灰塵的時候,發(fā)現(xiàn)它們進行著不規(guī)則運動,進一步證明了微粒學(xué)說。后來,這一現(xiàn)象被稱為為
布朗運動。
1877年,德紹爾克思(
J. Desaulx)提出
布朗運動是由于水分子的
熱運動而導(dǎo)致的。
1897年,在關(guān)于
陰極射線的工作中,物理學(xué)家
約瑟夫·湯姆生(J.J.Thomsom)發(fā)現(xiàn)了電子以及它的
亞原子特性,粉碎了一直以來認(rèn)為原子不可再分的設(shè)想。湯姆生認(rèn)為電子是平均的分布在整個原子上的,就如同散布在一個均勻的正電荷的海洋之中,它們的負(fù)電荷與那些正電荷相互抵消。這也叫做
葡萄干蛋糕模型(棗核模型)。
1905年,
愛因斯坦提出了第一個數(shù)學(xué)分析的方法,證明了德紹爾克思的猜想。
1909年,在物理學(xué)家
歐內(nèi)斯特·盧瑟福(
Ernest Rutherford)的指導(dǎo)下,菲利普·倫納德(
P.E.A.Lenard)用氦離子轟擊金箔。發(fā)現(xiàn)有很小一部分離子的偏轉(zhuǎn)角度遠遠大于使用湯姆生假設(shè)所預(yù)測值。盧瑟福根據(jù)這個金鉑實驗的結(jié)果指出:原子中大部分質(zhì)量和正電荷都集中在位于原子中心的
原子核當(dāng)中,電子則像
行星圍繞太陽一樣圍繞著原子核。帶
正電的氦離子在穿越原子核附近時,就會被大角度的反射。這就是原子核的核式結(jié)構(gòu)。