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以相对原子质量为23的钠原子为例说明:1构成原子的粒子有哪几种?()2以上各种粒子是怎样构成原子的?()3整个原子显电性么?为什么?()
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以相对原子质量为23的钠原子为例说明:
1构成原子的粒子有哪几种?
( )
2以上各种粒子是怎样构成原子的?
( )
3整个原子显电性么?为什么?
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1构成原子的粒子有哪几种?
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2以上各种粒子是怎样构成原子的?
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3整个原子显电性么?为什么?
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▼优质解答
答案和解析
1.质子(带正电).中子.电子(带负电).(还有更小微粒,但暂时只谈这个)
钠就有11个质子,12个中子(所以质量数为23).原子有11个电子(所以是中性)
2.质子和中子构成原子核(23),带正电.11个电子绕核旋转.
3.原子,因为质子数等于中子数,所以显中性.
扩展:
尽管原子的英文名称(atom)本意是不能被进一步分割的最小粒子,但是,随着科学的发展,原子被认为是由电子、质子、中子组成,它们被统称为亚原子粒子.几乎所有原子都含有上述三种亚原子粒子,但氕没有中子,其离子(失去电子后)只是一个质子.
亚原子粒子具有量子化特征和波粒二象性,公式表述为:λ=h/p=h/mv,式中λ为波长,p为动量,h为普朗克常数[13].
电子
在一个内部接近真空、两端封有金属电极的玻璃管通上高压直流电,阴极一端便会发出阴极射线.荧光屏可以显示这种射线的方向,如果外加一个匀强电场,阴极射线会偏向阳极;又若在玻璃管内装上转轮,射线可以使转轮转动.后经证实,阴极射线是一群带有负电荷的高速质点,即电子流.电子由此被发现[14].
电子是最早发现的亚原子粒子,到目前为止,电子是所有粒子中最轻的,只有9.11×10−31kg,为氢原子的1/1837.电子带有一个单位的负电荷,即4.8×10^-19静电单位或1.6×10^-19库伦,其体积因为过于微小,现有的技术已经无法测量.
现代物理学认为,电子属于轻子的一种是构成物质的基本单位之一(另一种为夸克).
电子云
氢原子的电子云图像电子具有波粒二象性,不能像描述普通物体运动那样,肯定他在某一瞬间处于空间的某一点,而只能指出它在原子核外某处出现的可能性(即几率)的大小.电子在原子核各处出现的几率是不同的,有些地方出现的几率大,有些地方出现的几率很小,如果将电子在核外各处出现的几率用小黑点描绘出来(出现的几率越大,小黑点越密),那么便得到一种略具直观性的图像,这些图像中,原子核仿佛被带负电荷的电子云物所笼罩,故称电子云.
把核外电子出现几率相等的地方连接起来,作为电子云的界面,使界面内电子云出现的总几率很大(例如90%或95%),在界面外的几率很小,有这个界面所包括的空间范围,叫做原子轨道,这里的原子轨道与宏观的轨道具有不同的含义.
原子轨道是薛定谔方程的合理解,薛定谔方程为一个二阶偏微方程
(δ^2ψ/δx^2)+(δ^2ψ/δy^2)+(δ^2ψ/δz^2)=-(8π^2)/(h^2)·(E-V)ψ
该方程的解ψ是x、y、z的函数,写成ψ(x,y,z).为了更形象地描述波函数的意义,通常用球坐标来描述波函数,即ψ(r,θ,φ)=R(r)·Y(θ,φ),这里R(r)函数是与径向分布有关的函数,称为径向分布函数;Y(θ,φ)是与角度分布有关的,称为角度分布波函数[13].
原子核
参见“原子核”
在α粒子散射实验中,人们发现,原子的质量集中于一个很小且带正电的物质中,这就是原子核.
原子核也称作核子,由原子中所有的质子和中子组成,原子核的半径约等于1.07×A^1/3 fm,其中A是核子的总数.原子半径的数量级大约是105fm,因此原子核的半径远远小于原子的半径.
组成
原子核由质子与中子组成,中子和质子都是费米子的一种,根据量子力学中的泡利不相容原理,不可能有完全相同的两个费米子同时拥有一样量子物理态.因此,原子核中的每一个质子都占用不同的能级,中子的情况也与此相同.不过泡利不相容原理并没有禁止一个质子和一个中子拥有相同的量子态.
质子(proton)
质子由两个上夸克和一个下夸克组成,带一个单位正电荷,质量是电子质量的1837倍,为1.6726×10−27kg,然而部分质量可以转化为原子结合能.
拥有相同质子数的原子是同一种元素,原子序数=质子数=核电荷数=核外电子数[12].
中子(neutron)
中子是原子中质量最大的亚原子粒子,自由中子的质量是电子质量的1839倍,为1.6929×10^-27kg.中子和质子的尺寸相仿,均在2.5×10^-15m这一数量级,但它们的表面并没能精确定义.
中子由一个上夸克和两个下夸克组成,两种夸克的电荷相互抵销,所以中子不显电性,但,认为“中子不带电”的观点是错误的.
而对于某种特定的元素,中子数是可以变化的,拥有不同中子数的同种元素被称为同位素.中子数决定了一个原子的稳定程度,一些元素的同位素能够自发进行放射性衰变.
钠就有11个质子,12个中子(所以质量数为23).原子有11个电子(所以是中性)
2.质子和中子构成原子核(23),带正电.11个电子绕核旋转.
3.原子,因为质子数等于中子数,所以显中性.
扩展:
尽管原子的英文名称(atom)本意是不能被进一步分割的最小粒子,但是,随着科学的发展,原子被认为是由电子、质子、中子组成,它们被统称为亚原子粒子.几乎所有原子都含有上述三种亚原子粒子,但氕没有中子,其离子(失去电子后)只是一个质子.
亚原子粒子具有量子化特征和波粒二象性,公式表述为:λ=h/p=h/mv,式中λ为波长,p为动量,h为普朗克常数[13].
电子
在一个内部接近真空、两端封有金属电极的玻璃管通上高压直流电,阴极一端便会发出阴极射线.荧光屏可以显示这种射线的方向,如果外加一个匀强电场,阴极射线会偏向阳极;又若在玻璃管内装上转轮,射线可以使转轮转动.后经证实,阴极射线是一群带有负电荷的高速质点,即电子流.电子由此被发现[14].
电子是最早发现的亚原子粒子,到目前为止,电子是所有粒子中最轻的,只有9.11×10−31kg,为氢原子的1/1837.电子带有一个单位的负电荷,即4.8×10^-19静电单位或1.6×10^-19库伦,其体积因为过于微小,现有的技术已经无法测量.
现代物理学认为,电子属于轻子的一种是构成物质的基本单位之一(另一种为夸克).
电子云
氢原子的电子云图像电子具有波粒二象性,不能像描述普通物体运动那样,肯定他在某一瞬间处于空间的某一点,而只能指出它在原子核外某处出现的可能性(即几率)的大小.电子在原子核各处出现的几率是不同的,有些地方出现的几率大,有些地方出现的几率很小,如果将电子在核外各处出现的几率用小黑点描绘出来(出现的几率越大,小黑点越密),那么便得到一种略具直观性的图像,这些图像中,原子核仿佛被带负电荷的电子云物所笼罩,故称电子云.
把核外电子出现几率相等的地方连接起来,作为电子云的界面,使界面内电子云出现的总几率很大(例如90%或95%),在界面外的几率很小,有这个界面所包括的空间范围,叫做原子轨道,这里的原子轨道与宏观的轨道具有不同的含义.
原子轨道是薛定谔方程的合理解,薛定谔方程为一个二阶偏微方程
(δ^2ψ/δx^2)+(δ^2ψ/δy^2)+(δ^2ψ/δz^2)=-(8π^2)/(h^2)·(E-V)ψ
该方程的解ψ是x、y、z的函数,写成ψ(x,y,z).为了更形象地描述波函数的意义,通常用球坐标来描述波函数,即ψ(r,θ,φ)=R(r)·Y(θ,φ),这里R(r)函数是与径向分布有关的函数,称为径向分布函数;Y(θ,φ)是与角度分布有关的,称为角度分布波函数[13].
原子核
参见“原子核”
在α粒子散射实验中,人们发现,原子的质量集中于一个很小且带正电的物质中,这就是原子核.
原子核也称作核子,由原子中所有的质子和中子组成,原子核的半径约等于1.07×A^1/3 fm,其中A是核子的总数.原子半径的数量级大约是105fm,因此原子核的半径远远小于原子的半径.
组成
原子核由质子与中子组成,中子和质子都是费米子的一种,根据量子力学中的泡利不相容原理,不可能有完全相同的两个费米子同时拥有一样量子物理态.因此,原子核中的每一个质子都占用不同的能级,中子的情况也与此相同.不过泡利不相容原理并没有禁止一个质子和一个中子拥有相同的量子态.
质子(proton)
质子由两个上夸克和一个下夸克组成,带一个单位正电荷,质量是电子质量的1837倍,为1.6726×10−27kg,然而部分质量可以转化为原子结合能.
拥有相同质子数的原子是同一种元素,原子序数=质子数=核电荷数=核外电子数[12].
中子(neutron)
中子是原子中质量最大的亚原子粒子,自由中子的质量是电子质量的1839倍,为1.6929×10^-27kg.中子和质子的尺寸相仿,均在2.5×10^-15m这一数量级,但它们的表面并没能精确定义.
中子由一个上夸克和两个下夸克组成,两种夸克的电荷相互抵销,所以中子不显电性,但,认为“中子不带电”的观点是错误的.
而对于某种特定的元素,中子数是可以变化的,拥有不同中子数的同种元素被称为同位素.中子数决定了一个原子的稳定程度,一些元素的同位素能够自发进行放射性衰变.
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