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第2讲原子与原子核

学习目标1.理解原子的核式结构，了解氢原子光谱，理解玻尔原子结构理论，会分析能级跃迁问题。2.理解原子核的衰变，会计算原子核的半衰期。3.理解原子核的人工转变、重核的裂变、轻核的聚变，会书写核反应方程，会计算核反应过程的核能。

1.原子核式结构

(1)电子的发现：英国物理学家________发现了电子。

(2)α粒子散射实验

1909年，英国物理学家________和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验。实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿________方向前进，但少数α粒子发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子的偏转超过了________，有的甚至达到180°。

(3)原子的核式结构模型

在原子中心有一个带正电的很小的原子核，它几乎集中了原子的全部质量，而电子则在核外空间绕原子核旋转。

2.氢原子

(1)原子光谱：某种原子的气体通电后可以产生____________的光谱。

(2)氢原子光谱：实验得到的氢原子光谱是________的。

3.原子的能级结构

(1)能级：当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，具有________的能量。这些分立的能量值被称为原子的能级。

(2)跃迁：原子从一个能级变化到另一个能级的过程。

(3)基态：氢原子处于________的能级E1(n＝1)，这个最低能级对应的状态。

激发态：当电子受到外界激发时，可从外界吸收能量，并从基态跃迁到____________的能级E2，E3，…上，这些能级对应的状态称为激发态。处于激发态的原子是不稳定的，它会向较低能级跃迁，跃迁时辐射出光子，光子的能量为hν＝________。

4.氢原子能级和能级公式

(1)氢原子的能级公式和轨道半径公式

①能级公式：En＝________(n＝1，2，3…)，其中基态的能量E1最低，其数值为E1＝－13.6eV。

②半径公式：rn＝n2r1(n＝1，2，3…)，其中r1为基态半径，其数值为r1＝0.53×

10－10m。

(2)氢原子的能级图(如图所示)

5.原子核

(1)天然放射现象

放射性元素________地发出射线的现象，首先由____________发现。天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构。

(2)放射性同位素的应用与防护

①放射性同位素：有________放射性同位素和________放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同。

②应用：消除静电、工业探伤、做__________________________等。

③防护：防止放射性对人体组织的伤害。

(3)原子核的组成

组成：质子(带正电)、中子(不带电)。

电荷数(Z)＝________＝原子序数。

质量数(A)＝核子数＝质子数＋________。

(4)原子核的衰变

①一种元素经________过程，变成另一种元素的现象称为原子核的衰变。

②分类

α衰变：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋________

β衰变：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A,Z＋1)Y＋________

γ辐射：当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随γ辐射。

③两个典型的衰变方程

α衰变：eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He

β衰变：eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e

(5)半衰期

①定义：原子核数目因衰变减少到原来的一半所经过的时间。

②影响因素：放射性元素衰变的速率是由核____________的因素决定的，与原子所处的化学状态和物理状态无关。

③公式：m＝m0eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))eq\s\up12(\f(t,T\s\do9(\f(1,2))))。

(6)核力与结合能

①组成原子核的________之间有很强的相互作用力，使核子能够克服________而紧密地结合在一起，这种力叫核力。

②核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其对应的能量ΔE＝________。

③结合能：核子结合成原子核时也会放出一定的能量或原子核拆散成核子时需要提供一定的能量，叫作原子核的结合能，亦称核能。

④比结合能：原子核的结合能与________之比，称为该原子核的比结合能，也叫平均结合能。

(7)裂变与聚变

①裂变

典型方程：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(89,36)Kr＋eq\o\al(144,56)Ba＋________

链式反应条件：铀块的体积________临界体积。

②聚变