㈠ 分子原子電子原子核結構分別是誰發現的
盧瑟福
㈡ 湯姆生和盧瑟福誰發明了電子誰發明的原子都分別說明了什麼
A、湯姆生發現了電子,從而說明了原子是可以再分的,故A正確; B、根據α粒子散射實驗,盧瑟福建立了原子結構的核式模型,故B正確; C、通過實驗,伽利略指出物體的運動不需要力來維持,故C錯誤; D、經過10年堅持不懈的努力,法拉第發現了電磁感應現象,故D正確; 本題選錯誤的,故C.
㈢ 原子和分子發現史
原子:
早期歷史
關於物質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,但這些想法只是基於抽象的、哲學的推理,而非實驗和實證觀察。隨著時間的推移以及文化及學派的轉變,哲學上原子的性質也有著很大的改變,而這種改變往往還帶有一些精神因素。盡管如此,對於原子的基本概念在數千年後仍然被化學家們採用,因為它能夠很簡潔地闡述一些化學界的新發現。
現存最早關於原子的概念闡述可以追溯到公元前6世紀的古印度。正理派和勝論派發展了一種完備的理論來描述原子是如何組成更加復雜的物體(首先成對,然後三對再結合)。西方的文獻則要晚一個世紀,是由留基伯提出,他的學生德謨克利特總結了他的觀點。大約在公元前450年,德謨克利特創造了原子這個詞語,意思就是不可切割。盡管印度和希臘的原子觀僅僅是基於哲學上的理解,但現代科學界仍然沿用了由德謨克利特所創造的名稱[1]。前4世紀左右,中國哲學家墨翟在其著作《墨經》中也獨立提出了物質有限可分的概念,並將最小的可分單位稱之為「端」。
近代史
1661年,自然哲學家羅伯特·波義耳出版了《懷疑的化學家》(The Sceptical Chemist)一書,他認為物質是由不同的「微粒」或原子自由組合構成的,而並不是由諸如氣、土、火、水等基本元素構成[2]。恩格斯認為,波義耳是最早把化學確立為科學的化學家[25]。
1789年,法國貴族,拉瓦錫定義了原子一詞,從此,原子就用來表示化學變化中的最小的單位。
道爾頓在《化學哲學新體系》中描述的原子1803年,英語教師及自然哲學家約翰·道爾頓(John Dalton)用原子的概念解釋了為什麼不同元素總是呈整數倍反應,即倍比定律(law of multiple proportions);也解釋了為什麼某些氣體比另外一些更容易溶於水。他提出每一種元素只包含唯一一種原子,而這些原子相互結合起來就形成了化合物[3]。
1827年,英國植物學家羅伯特·布朗(Botanist Robert Brown)在使用顯微鏡觀察水面上灰塵的時候,發現它們進行著不規則運動,進一步證明了微粒學說。後來,這一現象被稱為為布朗運動。
1877年,德紹爾克思(J. Desaulx)提布朗運動是由於水分子的熱運動而導致的。
1897年,在關於陰極射線的工作中,物理學家約瑟夫·湯姆生(J.J.Thomsom)發現了電子以及它的亞原子特性,粉碎了一直以來認為原子不可再分的設想。湯姆生認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,它們的負電荷與那些正電荷相互抵消。這也叫做葡萄乾布丁模型[4]。
1909年,在物理學家歐內斯特·盧瑟福(Ernest Rutherford)的指導下,菲利普·倫納德(P.E.A.Lenard )用氦離子轟擊金箔。發現有很小一部分離子的偏轉角度遠遠大於使用湯姆生假設所預測值。盧瑟福根據這個金鉑實驗的結果指出:原子中大部分質量和正電荷都集中在位於原子中心的原子核當中,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[5]。這就是原子核的核式結構。
1913年,在進行有關對放射性衰變產物的實驗中,放射化學家弗雷德里克·索迪(Frederick Soddy)發現對於元素周期表中的每個位置,往往存在不只一種質量數的原子[6]。瑪格麗特·陶德創造了同位素一詞,來表示同一種元素中不同種類的原子。在進行關於離子氣體的研究過程中,湯姆生發明了一種新技術,可以用來分離不同的同位素,最終導致了穩定同位素的發現[7];同年,物理學家尼爾斯·玻爾(Niels Bohr)重新省視了盧瑟福的模型,並將其與普朗克及愛因斯坦的量子化思想聯系起來,他認為電子應該位於原子內確定的軌道之中,並且能夠在不同軌道之間躍遷,而不是像先前認為那樣可以自由的向內或向外移動。電子在這些固定軌道間躍遷時,必須吸收或者釋放特定的能量。這種電子躍遷的理論能夠很好的解釋氫原子光譜中存在的固定位置的線條[8],並將普朗克常數與氫原子光譜的里德伯常量取得了聯系。
1916年,德國化學家柯塞爾(Kossel)在考察大量事實後得出結論:任何元素的原子都要使最外層滿足8電子穩定結構[11]。
1919年,物理學家盧瑟福在α粒子轟擊氮原子的實驗中發現質子[24]。弗朗西斯·威廉·阿斯頓(Francis William Aston)使用質譜證實了同位素有著不同的質量,並且同位素間的質量差都為一個整數,這被稱為整數規則。
1923年,美國化學家吉爾伯特·牛頓·路易斯(G.N.Lewis)發展了柯賽爾的理論,提出共價鍵的電子對理論[11]。路易斯假設:在分子中來自於一個原子的一個電子與另一個原子的一個電子以「電子對」的形式形成原子間的化學鍵。這在當時是一個有悖於正統理論的假設,因為庫侖定律表明,兩個電子間是相互排斥的,但路易斯這種設想很快就為化學界所接受,並導致原子間電子自旋相反假設的提出[15]。
1926年,薛定諤(Erwin Schrödinger)使用路易斯·德布羅意(Louis de Broglie)於1924年提出的波粒二象性的假說,建立了一個原子的數學模型,用來將電子描述為一個三維波形。但是在數學上不能夠同時得到位置和動量的精確值,
1926年,沃納·海森堡(Werner Heisenberg)提出了著名的測不準原理。這個概念描述的是,對於測量的某個位置,只能得到一個不確定的動量范圍,反之亦然。盡管這個模型很難想像,但它能夠解釋一些以前觀測到卻不能解釋的原子的性質,例如比氫更大的原子的譜線。因此,人們不再使用玻爾的原子模型,而是將原子軌道視為電子高概率出現的區域(電子雲)[9]。
1930年,科學家發現,α射線轟擊鈹-9時,會產生一種電中性,擁有極強穿透力的射線,最初,這被認為是γ射線;1932年,約里奧·居里夫婦發現,這種射線能從石蠟中打出質子;同年,盧瑟福的學生詹姆斯·查得威克(James Chadwick)認定這就是中子[1][24],而同位素則被重新定義為有著相同質子數與不同中子數的元素。
1950s,隨著粒子加速器及粒子探測器的發展,科學家們可以研究高能粒子間的碰撞。他們發現中子和質子是強子的一種,又更小的誇克微粒構成。核物理的標准模型也隨之發展,能夠成功的在亞原子水平解釋整個原子核以及亞原子粒子之間的相互作用。
1985年,朱棣文及其同事在貝爾實驗室開發了一種新技術,能夠使用激光來冷卻原子。威廉·丹尼爾·菲利普斯團隊設法將納原子置於一個磁阱中。這兩個技術加上由克洛德·科昂-唐努德日團隊基於多普勒效應開發的一種方法,可以將少量的原子冷卻至微開爾文的溫度范圍,這樣就可以對原子進行很高精度的研究,為玻色-愛因斯坦凝聚的發現奠定了基礎[10]。
歷史上,因為單個原子過於微小,被認為不能夠進行科學研究。最近,科學家已經成功使用一單個金屬原子與一個有機配體連接形成一個單電子晶體管。 在一些實驗中,通過激光冷卻的方法將原子減速並捕獲,這些實驗能夠帶來對於物質更好的理解。
原子結構理論模型發展史
道爾頓的原子模型
英國自然科學家約翰·道爾頓將古希臘思辨的原子論改造成定量的化學理論,提出了世界上第一個原子的理論模型。他的理論主要有以下三點[11]:
①所有物質都是由非常微小的、不可再分的物質微粒即原子組成;
②同種元素的原子的各種性質和質量都相同,不同元素的原子,主要表現為質量的不同;
③原子是微小的、不可再分的實心球體;
④原子是參加化學變化的最小單位,在化學反應中,原子僅僅是重新排列,而不會被創造或者消失。
雖然,經過後人證實,這是一個失敗的理論模型,但,道爾頓第一次將原子從哲學帶入化學研究中,明確了今後化學家們努力的方向,化學真正從古老的煉金術中擺脫出來,道爾頓也因此被後人譽為「近代化學之父」。
葡萄乾布丁模型
葡萄乾布丁模型由湯姆生提出,是第一個存在著亞原子結構的原子模型。
湯姆生在發現電子的基礎上提出了原子的葡萄乾布丁模型,湯姆生認為[11]:
①正電荷像流體一樣均勻分布在原子中,電子就像葡萄乾一樣散布在正電荷中,它們的負電荷與那些正電荷相互抵消;
②在受到激發時,電子會離開原子,產生陰極射線。
湯姆生的學生盧瑟福完成的α粒子轟擊金箔實驗(散射實驗),否認了葡萄乾布丁模型的正確性。
土星模型
在湯姆生提出葡萄乾布丁模型同年,日本科學家提出了土星模型,認為電子並不是均勻分布,而是集中分布在原子核外圍的一個固定軌道上[16]。
行星模型
行星模型由盧瑟福在提出,以經典電磁學為理論基礎,主要內容有[11]:
①原子的大部分體積是空的;
②在原子的中心有一個體積很小、密度極大的原子核;
③原子的全部正電荷在原子核內,且幾乎全部質量均集中在原子核內部。帶負電的電子在核空間進行高速的繞核運動。
隨著科學的進步,氫原子線狀光譜的事實表明行星模型是不正確的。
玻爾的原子模型
為了解釋氫原子線狀光譜這一事實,盧瑟福的學生玻爾接受了普朗克的量子論和愛因斯坦的光子概念在行星模型的基礎上提出了核外電子分層排布的原子結構模型。玻爾原子結構模型的基本觀點是[12]:
①原子中的電子在具有確定半徑的圓周軌道(orbit)上繞原子核運動,不輻射能量
②在不同軌道上運動的電子具有不同的能量(E),且能量是量子化的,軌道能量值依n(1,2,3,...)的增大而升高,n稱為量子數。而不同的軌道則分別被命名為K(n=1)、L(n=2)、N(n=3)、O(n=4)、P(n=5)。
③當且僅當電子從一個軌道躍遷到另一個軌道時,才會輻射或吸收能量。如果輻射或吸收的能量以光的形式表現並被記錄下來,就形成了光譜。
玻爾的原子模型很好的解釋了氫原子的線狀光譜,但對於更加復雜的光譜現象卻無能為力。
現代量子力學模型
物理學家德布羅意、薛定諤和海森堡等人,經過13年的艱苦論證,在現代量子力學模型在玻爾原子模型的基礎上很好地解釋了許多復雜的光譜現象,其核心是波動力學。在玻爾原子模型里,軌道只有一個量子數(主量子數),現代量子力學模型則引入了更多的量子數(quantum number)[11][12]。
①主量子數(principal quantum number),主量子數決定不同的電子層,命名為K、L、M、N、O、P、Q
②角量子數(angular quantum number),角量子數決定不同的能級,符號「l」共n個值(1,2,3,...n-1),符號用s、p、d、f,表示對多電子原子來說,電子的運動狀態與l有關。
③磁量子數(magnetic quantum number)磁量子數決定不同能級的軌道,符號「m」(見下文「磁矩」)。僅在外加磁場時有用。「n」「l」「m」三個量確定一個原子的運動狀態。
④ 自旋磁量子數(spin m.q.n.)處於同一軌道的電子有兩種自旋,即「↑↓」目前,自旋現象的實質還在探討當中。
分子:
概述
分子結構,或稱分子立體結構、分子形狀、分子幾何,建立在光譜學數據之上,用以描述分子中原子的三維排列方式。分子結構在很大程度上影響了化學物質的反應性、極性、相態、顏色、磁性和生物活性。
分子結構最好在接近絕對零度的溫度下測定,因為隨著溫度升高,分子轉動也增加。量子力學和半實驗的分子模擬計算可以得出分子形狀,固態分子的結構也可通過X射線晶體學測定。體積較大的分子通常以多個穩定的構象存在,勢能面中這些構象之間的能壘較高。
分子結構涉及[1]原子在空間中的位置,與鍵結的化學鍵種類有關,包括鍵長、鍵角以及相鄰三個鍵之間的二面角。
原子在分子中的成鍵情形與空間排列。分子結構對物質的物理與化學性質有決定性的關系。最簡單的分子是氫分子,1克氫包含1023個以上的氫分子。水分子中2個氫原子都連接到一個中心氧原子上,所成鍵角是104.5°。分子中原子的空間關系不是固定的,除了分子本身在氣體和液體中的平動外,分子結構中的各部分也都處於連續的運動中。因此分子結構與溫度有關。分子所處的狀態(固態、液態、氣態、溶解在溶液中或吸附在表面上)不同,分子的精確尺寸也不同。
因尚無真正適用的分子結構理論,復雜分子的細致結構不能預言,只能從實驗測得。量子力學認為,原子中的軌道電子具有波動性,用數學方法處理電子駐波(原子軌道)就能確定原子間或原子團間鍵的形成方式。原子中的電子軌道在空間重疊愈多,形成的鍵愈穩定。量子力學方法是建立在實驗數據和近似的數學運算(由高速電子計算機進行運算)相結合的基礎上的,對簡單的體系才是精確的,例如對水分子形狀的預言。另一種理論是把分子看成一個靜電平衡體系:電子和原子核的引力傾向於最大,電子間的斥力傾向於最小,各原子核和相鄰原子中電子的引力也是很重要的。為了使負電中心的斥力減至最小,體系盡可能對稱的排列,所以當體系有2個電子對時,它們呈線型排列(180°);有3個電子對時呈三角平面排列,鍵角120°。
分子的鍵有三種極限類型,即[2]離子鍵、共價鍵和金屬鍵。定位於2個原子之間的鍵稱為定域鍵。由多個原子的共有電子形成的多中心鍵稱為離域鍵。此外還有過渡類型的鍵:鍵電子偏向一方的共價鍵稱為極性鍵,由一方提供成鍵電子的鍵稱為配位鍵。通過這些類型的鍵把原子按一定的空間排列結合成分子,形成分子的構型和構象。例如碳是共享電子對鍵(共價鍵)的基本參加者,碳和氫2 種元素的原子可形成烴類化合物,正四面體構的CH4是其中最簡單的烴,還可形成環狀化合物,例如環己烷;硅和氧是礦物質的基本元素,雲母和石英都含有硅氧單元 。金屬原子被夾在烴環平面中間構成夾心化合物。蛋白質的基本成分是一端接鹼性基,一端接酸性基的二官能分子α-氨基酸。化學組成和分子量相同但分子結構不同的物質互稱為異構體。當2 種異構體其他性質相同,只是旋光方向相反,這一類異構體稱作旋光異構體。可用X射線等衍射法、各種光譜、波譜、能譜和質譜法等測定或推測分子的結構。
表示有理數全集時,為了簡便表達無限循環小數引入分數概念進行組合表達,分子作被除數,分母作除數,運算結果對應全部有理數。
同理,可以用根數的開方形式表示(代數數)實數,循環開方數(級數)形式表示(超越數)實數;維度排列組合數列表示復數等等……
㈣ 電子是誰發明的
簡介:電子是一種基本粒子,目前無法再分解為更小的物質。其直徑是質子的0.001倍,重量為質子的1/1836。電子圍繞原子的核做高速運動。電子通常排列在各個能量層上。當原子互相結合成為分子時,在最外層的電子便會由一原子移至另一原子或成為彼此共享的電子。
這是由愛爾蘭物理學家喬治·丁·斯通尼於1891年根據電的electric + -on「子」造的字
電子屬於亞原子粒子中的輕子類。 輕子被認為是構成物質的基本粒子之一,即其無法被分解為更小的粒子。它帶有1/2自旋,即又是一種費米子(按照費米—狄拉克統計)。電子所帶電荷為e=1.6 × 10的-19次方庫侖,質量為9.10 × 10-31 kg (0.51 MeV/c2)。通常被表示為e-。 電子的反粒子是正電子,它帶有與電子相同的質量,自旋和等量的正電荷。
㈤ 電子是由誰發現的
約瑟夫·約翰·湯姆森。
電子是在1897年由劍橋大學卡文迪許實驗室的約瑟夫·約翰·湯姆森在研究陰極射線時發現的。約瑟夫·約翰·湯姆森提出了葡萄乾模型(棗糕模型)。
1897年,英國劍橋大學卡文迪許實驗室的約瑟夫·約翰·湯姆森重做了赫茲的實驗。使用真空度更高的真空管和更強的電場,他觀察出負極射線的偏轉,並計算出負級射線粒子(電子)的質量-電荷比例,因此獲得了1906年的諾貝爾物理學獎。
湯姆遜採用1891年喬治·斯托尼所起的名字——電子來稱呼這種粒子。至此,電子作為人類發現的第一個亞原子粒子和打開原子世界的大門被湯姆遜發現了。
(5)電子和原子的發明的擴展閱讀
電子與質子之間的吸引性庫侖力,使得電子被束縛於原子,稱此電子為束縛電子。兩個以上的原子,會交換或分享它們的束縛電子,這是化學鍵的主要成因。當電子脫離原子核的束縛,能夠自由移動時,則改稱此電子為自由電子。
許多自由電子一起移動所產生的凈流動現象稱為電流。在許多物理現象里,像電傳導、磁性或熱傳導,電子都扮演了要重要的角色。移動的電子會產生磁場,也會被外磁場偏轉。呈加速度運動的電子會發射電磁輻射。
電荷的最終攜帶者是組成原子的微小電子。在運動的原子中,每個繞原子核運動的電子都帶有一個單位的負電荷,而原子核裡面的質子帶有一個單位的正電荷。
正常情況下,在物質中電子和質子的數目是相等的,它們攜帶的電荷相平衡,物質呈中性。物質在經過摩擦後,要麼會失去電子,留下更多的正電荷(質子比電子多)。要麼增加電子,獲得更多的負電荷(電子比質子多)。這個過程稱為摩擦生電。
㈥ 電是怎麼發明的
物質都是由分子組成,分子是由原子組成,原子中有帶負電的電子和帶正電荷的質子組成。在正常狀況下,一個原子的質子數與電子數量相同,正負平衡,所以對外表現出不帶電的現象。但是電子環繞於原子核周圍,一經外力即脫離軌道,離開原來的原子兒而侵入其他的原子B,A原子因缺少電子數而帶有正電現象,稱為陽離子、B原子因增加電子數而呈帶負電現象,稱為陰離子。
造成不平衡電子分布的原因即是電子受外力而脫離軌道,這個外力包含各種能量(如動能、位能、熱能、化學能……等)在日常生活中,任何兩個不同材質的物體接觸後再分離,即可產生靜電。
當兩個不同的物體相互接觸時就會使得一個物體失去一些電荷如電子轉移到另一個物體使其帶正電,而另一個體得到一些剩餘電子的物體而帶負電。若在分離的過程中電荷難以中和,電荷就會積累使物體帶上靜電。所以物體與其它物體接觸後分離就會帶上靜電。通常在從一個物體上剝離一張塑料薄膜時就是一種典型的「接觸分離」起電,在日常生活中脫衣服產生的靜電也是「接觸分離」起電。
固體、液體甚至氣體都會因接觸分離而帶上靜電。這是因為氣體也是由分子、原子組成,當空氣流動時分子、原子也會發生「接觸分離」而起電。
我們都知道摩擦起電而很少聽說接觸起電。實質上摩擦起電是一種接觸又分離的造成正負電荷不平衡的過程。摩擦是一個不斷接觸與分離的過程。因此摩擦起電實質上是接觸分離起電。在日常生活,各類物體都可能由於移動或摩擦而產生靜電。
另一種常見的起電是感應起電。當帶電物體接近不帶電物體時會在不帶電的導體的兩端分別感應出負電和正電。
其它起電方式有:熱電和壓電起電、亥姆霍茲層、噴射起電等
㈦ 電是誰發明的
1、電是被美國的科學家富蘭克林發明的。
2、1732年,美國的科學家富蘭克林(Benjamin Franklin,1706~1790)認為電是一種沒有重量的流體,存在於所有物體中。當物體得到比正常份量多的電就稱為帶正電;若少於正常份量,就被稱為帶負電,所謂「放電」就是正電流向負電的過程(人為規定的),這個理論並不完全正確,但是正電、負電兩種名稱則被保留下來。此時期有關「電」的觀念是物質上的主張。
3、1752年,富蘭克林提出了風箏實驗(。其他科學家在實驗中,將繫上鑰匙的風箏用金屬線放到雲層中,被雨淋濕的金屬線將空中的閃電引到手指與鑰匙之間,證明了空中的閃電與地面上的電是同一回事。後來他根據這個原理,發明了避雷針。
4、富蘭克林讓別人做了多次實驗,進一步揭示了電的性質,並提出了電流這一術語。富蘭克林對電學的另一重大貢獻,就是通過設計1752年著名的風箏實驗,「捕捉天電」,證明天空的閃電和地面上的電是一回事。
(7)電子和原子的發明的擴展閱讀:
1、物質中的電效應是電學與其他物理學科(甚至非物理的學科)之間聯系的紐帶。物質中的電效應種類繁多,有許多已成為或正逐漸發展為專門的研究領域。
2、電的發現和應用極大的節省了人類的體力勞動和腦力勞動,使人類的力量長上了翅膀,使人類的信息觸角不斷延伸。電對人類生活的影響有兩方面:能量的獲取轉化和傳輸,電子信息技術的基礎。
3、電的發現可以說是人類歷史的革命,由它產生的動能每天都在源源不斷的釋放,人對電的需求誇張的說其作用不亞於人類世界的氧氣,如果沒有電,人類的文明還會在黑暗中探索。
㈧ 原子是誰發現的
原子的概念最初是由英國化學家約翰.道爾頓提出的。1803年他發表「原子說」,提出所版有物質都是由權原子構成。
為此,他曾經作出這樣的推理:假如水的某些原子比其他的水原子重,再假如某一體積的水恰恰由這些較重的水原子組成,那麼這一體積的水的比重必然較其他水的比重要大(這顯然與事實不符,因為我們知道無論從什麼地方得來的純水的比重都是相同的)。
一個正原子包含有一個緻密的原子核及若干圍繞在原子核周圍帶負電的電子。而負原子的原子核帶負電,周圍的負電子帶正電。正原子的原子核由帶正電的質子和電中性的中子組成。負原子原子核中的反質子帶負電,從而使負原子的原子核帶負電。
當質子數與電子數相同時,這個原子就是電中性的;否則,就是帶有正電荷或者負電荷的離子。根據質子和中子數量的不同,原子的類型也不同:質子數決定了該原子屬於哪一種元素,而中子數則確定了該原子是此元素的哪一個同位素。原子構成分子而分子組成物質中同種電荷相互排斥,不同種電荷相互吸引。
㈨ 分子、原子、電子分別是誰發現的
1:義大利科學家阿佛加德羅
2:英國科學家道爾頓
3:劍橋大學物理學教授湯姆遜
㈩ 發現原子核和電子的科學家分別是
1897年英國科學家湯姆生(1856 1940)在實驗中發現了電子
1912年英國科學家 盧瑟福 根據 α粒子 轟擊金箔的實驗中,絕大多數α粒子仍沿原方向前進,少數α粒子由於撞擊到了電子發生較大偏轉,個別α粒子偏轉超過了90°,有的α粒子由於撞上原子核所以偏轉方向甚至接近180°。該試驗事實確認:原子內含有一個體積小而質量大的帶正電的中心,這就是原子核。