原子定义:
原子是化学变化中最小的粒子。
原子结构:
卢瑟福在成功地进行了d粒子的散射实验后,提出了原子核式结构模型。原子的中心有一个原子核,占很小的体积,但其密度很大,几乎集中了原子的全部质量。带负电的电子在不同的轨道上绕原子核运动,就像地球绕太阳运动一样。20世纪初,科学家们在探索物质结构的历程中,相继发现了原子核可以释放出质子和中子,质子带正电,中子不带电。由此知道了原子核是由质子和中子组成的。而质子和中子是由夸克组成的。所以原子的组成可表示为:
原子核相对原子来说,体积很小,但质量却很大,原子的质量主要集中在原子核上,电子的质量约为质子质量的
。
质子的质量为:1.6726×10
-27kg
中子的质量为:1.6749×10
-27kg
原子结构:
(1)原子核带正电,几乎集中了原子的全部质量,所带的电荷量是元电荷的整数倍。
(2)核外电子带负电,每个电子的电荷量都为e: 1.6×10
-19C。
(3)整个原子通常呈电中性,原子核的正电荷数与核外电子的负电荷数相等。
(4)原子核对核外电子有束缚作用。
对原子结构的理解
明确:①原子由原子核和核外绕核旋转的电子小成,电子和原子核间存在正、负电荷的吸引力;②原子核是由质子和中子组成的;③原子的核式结构与太阳系类似。
例:下列关于原子结构的说法中正确的是( )
A.原子内的物质分布是均匀的
B.原子结构与太阳系相似,电子绕着原子核运动,就像地球绕着太阳运动一样
C.电子是原子的组成部分,电子在原子内是静止不动的
D.原子核南电子、质子和中子组成
解析:原子核占原子的绝大部分质量,似占很小的体积,所以原子内的物质分布足不均匀的,A项错误:原子的核式结构模型与太阳系相似,B项正确;电子在绕原子核高速运动,C项错误;原子核由质子和中子组成,D项错误。
答案:B
夸克:
现代科学研究发现,质子和中子等微粒也有内部结构,它们是由一种叫做“夸克”的更小的微粒组成的 (见图)
核能和获得核能的途径:
核外电子:带负电
1.原子结构
2.核能:质子、中子依靠强大的核力紧密地结合存一起,一旦使原子分裂或聚合,就可能释放出惊人的能量,这就是核能。
3.目前获得核能有两条途径:核裂变、核聚变。
核裂变:1.核裂变:把重核分裂成质量较小的核,释放出核能的反应称为核裂变。
2.核裂变的原理——链式反应:原子核持续裂变,并释放出大量的核能。如图:
3.应用:原子弹、核电站的能量都来源于核裂变,下图为我国第一颗原子弹爆炸图。
核聚变(热核反应)1.核聚变是产生核能的另一种方式。核聚变是较轻的原子核结合成为较重的原子核的一种反应。
2.如图所永的是氘核和氚核结合成为氦核的聚变过程。这种核反应也伴随着释放巨大的能量。
3.利用核聚变反应也能制造核武器。氢弹就是利用核聚变原理制造的一种威力比原子弹还要大的核武器(如图)。
4.核聚变需要超高温度,因此核聚变也被称作热核反应。在太阳中,发生的就是热核反应。
核电站及核反应堆:1.构成核反应堆是产生核反应的装置,是核电站的核心。核反应堆一般由铀棒(核材料)、减速剂、控制棒、冷却剂、热交换器和屏蔽物(水泥)等组成(如图)。
2.原理它的基本工作原理是这样的:核材料在反应堆内部发生核反应产生热量;用石墨或其他材料制成的减速剂使核反应产生的中子减速以提高核裂变的效率;控制棒的下部为阻挡中子的材料,用来控制链式反应的速度,如果希望加快反应速度就把控制棒拉出来一点,希望降低反应速度则推进控制棒;冷却剂在反应堆中循环以将热量带入热交换器;水在热交换器中被加热成为蒸汽以输出用于推动汽轮机,再带动发电机发电。
3.能量转化过程核能→水和水蒸气的内能→蒸汽轮机的机械能→电能。
4.提示原子弹和核反应堆巾发生的都是核裂变,它们的区别是:原子弹爆炸时发生的链式反应是不加控制的;而通过核反应堆,可将链式反应的速度加以控制,使其平稳地释放出大量核能。