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2.3 建构原子模型
浙教版八年级科学下册
第二章 物质的微观结构
构成物质的微观粒子除了分子以外，还有原子和离子 等，如水是由水分子构成的、金刚石是由碳原子构成的、氯 化钠是由氯离子和钠离子构成的。那么,原子是最小的微粒 吗 科学家是如何建构原子模型的呢
一、原子结构模型的建立过程
分子很小，原子更小，原子之间能够结合成分子的奥秘，正是科学家 在研究这小小的原子的结构时逐步揭示的。建构原子模型是认识分子、离 子等微观粒子的基础。
一、原子结构模型的建立
(1)原子结构模型的建立历程
①道尔顿的实心球模型
1808年，英国科学家道尔顿(J.Dalton) 提出原子是一个不可再分的实 心球体，原子是构成物质的最小微粒。
一、原子结构模型的建立
②汤姆生的枣糕模型(又叫西瓜模型)
1897年，英国科学家汤姆生(J.J.Thomson) 发现原子内部存在带负电 的电 子(electron) , 他还通过实验和计算得出电子是比原子更微小的粒子， 进而提出原子内部还有带正电的物质。由此，汤姆生提出了一种原子模型： 原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球体内，电子像面包里的葡萄干 那样镶嵌在其中
一、原子结构模型的建立
③卢瑟福的核式结构模型(又叫行星模型)
1909年起，英国科学家卢瑟福(E.Rutherford) 用带正电荷的α粒子 流轰击极薄的金箔，结果发现绝大部分α粒子顺利通过，但有极少数α粒 子飞行路线发生大角度偏转，甚至有个别α粒子被反弹回来。于是，他在 1911年提出了核式结构模型来解释这一现象，他认为原子是由带正电的原 子核(atomic nucleus)和带负电的核外电子构成的，如图2.3-2所示。他还 根据反射的α粒子的比例估算出了原子核的大小。
一、原子结构模型的建立
卢瑟福实验
如下图所示，α粒子是一种带正电荷的粒子，用它轰击金属箔，发现多数α粒子穿过金属箔后 仍保持原来的运动方向，但有绝少数α粒子发生了较大角度的偏转，甚至有个别的α粒子被 弹回。实验结论：(1)原子的中心有一个原子核，其体积很小，原子内部有很大空间，所以大多 数α粒子能穿透金属箔；(2)原子核带正电，α粒子途经原子核附近时，受到斥力而改变了运 动方向；(3)原子核的质量比α粒子大得多，当α粒子碰到体积很小的原子核时被弹了回来。
一、原子结构模型的建立
④玻尔的分层模型
a. 模型建立的时间和依据
1913年,丹麦科学家玻尔改进了卢瑟福的原子核式结构模型
b.当时对原子的认识
原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核里,带负电的电子只能在原子内的一些特定的稳定轨道上运动(即电子是“分层”运动的)。
通过查阅资料，以“科学家探究微观粒子结构、建构原子结构模型” 为主题跟同学进行讨论交流。
二、原子的构成
原子是由居于原子中心的原子核与核外电子构成的。原子核是由质子和中子构成的。 每个质子带1个单 位正电荷，每个电子带1个单位负电荷，中子不带电。原子核的体积仅为原子体积的几千亿分之一 。科学研究还发现,构成原子核的质子、中子都是由更微小的基本粒子——夸克构成的。表2 . 3 - 1中是几种原子的构成。
说明
①原子很小,原子核更小,原子核的体积仅为原子体积的几千亿分之一,核外电子在原子核外巨大的空间做高速运动。
②科学研究还发现，构成原子核的质子、中子都是由更微小的基本粒子一夸克构成的。
③每个原子只有一个原子核。
原子种类 质子数 中子数 核外电子数
氢 1 0 1
锂 3 4 3
碳 6 6 6
钠 11 12 11
表2.3-1 几种原子的构成
由上表可知:
(1)不同种类的原子,核内的质子数不同(核电荷数不同)。
(2)原子中,中子数不一定等于质子数。如钠原子的质子数为11,中子数为12,两者并不相等。
(3)原子核内一定有质子,但不一定有中子。如普通氢原子核内只有1个质子而没有中子。
(4)原子中,质子数=核外电子数。
2.原子中核电荷数、质子数、核外电子数的关系
(1)由于原子核内质子所带的正电荷数量与核外电子所带的负电荷数量相等,电性相反,因而原子呈电中性。由此推知:核内质子数=核外电子数。
(2)核电荷数:原子核所带正电荷数叫作核电荷数。
每个质子带一个单位正电荷,因此核电荷数=核内质子数。
(3)原子中,核电荷数=质子数=核外电子数。
国产5G通信芯片用最新一代碳化硅衬底氮化镓(GaN)材料试制成功,打破国外的垄断。已知Ga元素某原子核内质子数为31,中子数为45，则该Ga原子的核外电子数为（ ）
A.14 B.31 C.45 D.76
【答案】B
【解答】根据在原子中质子数=核电荷数=核外电子数，Ga元素某原子核内质子数为31，可知该Ga原子的核外电子数为31。
故选：B。
原子核外电子的排布
(1)核外电子的运动特点:在含有多个电子的原子中,核外电子分层排布,并遵循一定的运动规律在原子核外运动。
(2)电子层:科学家形象地将这些电子运动的区域,称为电子层。
1. 可以用原子结构示意图简明地表示核外电子分层排布情况。如图 2.3-5所示是钠原子结构示意图。钠原子的核外电子分成几个电子层排 布 最外层有几个电子
2. 氯原子结构示意图如图2 .3-6所示，通过观察比较，就下列话 题与同学进行交流讨论：钠原子、氯原子的核外电子排布有哪些相同之 处 钠原子、氯原子的最外层电子数有什么不同
核外电子排布规律
(1)核外电子在分层排布时,总是优先排布在能量较低、离核较近的电子层,即先排满第一层,再排第二层,依次类推,排满一层,由里向外再排下一层。
(2)每一个电子层上所能容纳的电子数是不同的:第一层最多容纳2个电子,第二层最多容纳8个电子,最外层电子数一般不超过8个(若第一层为最外层时,则不超过2个电子)。
高纯硼常用作半导体掺杂剂。硼原子的结构示意图如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．图中x为2
B．硼原子的核外电子带正电
C．硼原子的质子数为3
D．硼元素的相对原子质量为5g
【答案】A
【解答】A、在原子中质子数=核外电子数，5=x+3，x=2，故选项说法正确。
B、电子带负电，质子带正电，故选项说法错误。
C、在原子结构示意图中，圆圈内的数字表示质子数，硼原子的质子数为5，故选项说法错误。
D、在原子结构示意图中，圆圈内的数字表示质子数，硼原子的质子数为5，不是相对原子质量，故选项说法错误。故选：A。
2022年北京冬奥会，碲化镉发电玻璃成为绿色奥运和科技奥运的创新点。碲元素是一种重要的工业添加剂，如碲-128。其相对原子质量为128，质子数为52，则碲-128原子中的中子数为（　　）
A．128 B．52 C．76 D．180
【答案】C
【解析】根据在原子中，相对原子质量≈质子数+中子数，其相对原子质量为128，质子数为52，则碲-128原子中的中子数为128-52=76。
故选：C。
课堂小练习
西溪湿地以独特的风光和生态环境，形成了极富吸引力的湿地景观旅游资源。湿地空气质量优良率高，参与空气质量评价的污染物主要为细颗粒物、可吸入颗粒物、二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳等六项，其中SO2、NO2、CO这三种分子中都含有（　　）
A．氧分子 B．氧元素 C．氧原子 D．氧气
【答案】C
【解析】A、氧气是由氧分子构成的，SO2、NO2、CO这三种分子中均不含氧分子，故A不合题意；
B、分子是由原子构成的，因此SO2、NO2、CO这三种分子中均含氧原子，而不是氧元素，故B不合题意；
C、分子是由原子构成的，因此SO2、NO2、CO这三种分子中均含氧原子，故C符合题意；
D、SO2、NO2、CO这三种分子中均含氧原子，不含氧气，故D不合题意。
故选：C。
课堂小练习
科学家预测，月球的土壤中吸附着百万吨的氦（He-3），其原子核中质子数为2、中子数为1，每百吨氦（He-3）核聚变所释放出的能量相当于目前人类一年消耗的能量。下列关于氦（He-3）元素的说法正确的是（　　）
A．原子核外电子数为3 B．相对原子质量为2
C．原子结构示意图为 D．原子结构示意图为
【答案】D
【解析】A、因为He-3原子核内含有2个质子，带两个单位正电荷，由核外电子数=核内质子数可得，核外电子数应为2，故A错误。
B、因为其相对原子质量≈质子数+中子数=1+2=3；故B错
C、核内质子数为2的He元素的原子结构示意图圆圈中质子数的数值应为2，故C错误。
D、原子结构为核内2个质子，核外2个电子，该结构示意图符合该特点且核外电子排布正确，故D正确。
故选：D。
课堂小练习

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