㈠ 分子原子电子原子核结构分别是谁发现的
卢瑟福
㈡ 汤姆生和卢瑟福谁发明了电子谁发明的原子都分别说明了什么
A、汤姆生发现了电子,从而说明了原子是可以再分的,故A正确; B、根据α粒子散射实验,卢瑟福建立了原子结构的核式模型,故B正确; C、通过实验,伽利略指出物体的运动不需要力来维持,故C错误; D、经过10年坚持不懈的努力,法拉第发现了电磁感应现象,故D正确; 本题选错误的,故C.
㈢ 原子和分子发现史
原子:
早期历史
关于物质是由离散单元组成且能够被任意分割的概念流传了上千年,但这些想法只是基于抽象的、哲学的推理,而非实验和实证观察。随着时间的推移以及文化及学派的转变,哲学上原子的性质也有着很大的改变,而这种改变往往还带有一些精神因素。尽管如此,对于原子的基本概念在数千年后仍然被化学家们采用,因为它能够很简洁地阐述一些化学界的新发现。
现存最早关于原子的概念阐述可以追溯到公元前6世纪的古印度。正理派和胜论派发展了一种完备的理论来描述原子是如何组成更加复杂的物体(首先成对,然后三对再结合)。西方的文献则要晚一个世纪,是由留基伯提出,他的学生德谟克利特总结了他的观点。大约在公元前450年,德谟克利特创造了原子这个词语,意思就是不可切割。尽管印度和希腊的原子观仅仅是基于哲学上的理解,但现代科学界仍然沿用了由德谟克利特所创造的名称[1]。前4世纪左右,中国哲学家墨翟在其著作《墨经》中也独立提出了物质有限可分的概念,并将最小的可分单位称之为“端”。
近代史
1661年,自然哲学家罗伯特·波义耳出版了《怀疑的化学家》(The Sceptical Chemist)一书,他认为物质是由不同的“微粒”或原子自由组合构成的,而并不是由诸如气、土、火、水等基本元素构成[2]。恩格斯认为,波义耳是最早把化学确立为科学的化学家[25]。
1789年,法国贵族,拉瓦锡定义了原子一词,从此,原子就用来表示化学变化中的最小的单位。
道尔顿在《化学哲学新体系》中描述的原子1803年,英语教师及自然哲学家约翰·道尔顿(John Dalton)用原子的概念解释了为什么不同元素总是呈整数倍反应,即倍比定律(law of multiple proportions);也解释了为什么某些气体比另外一些更容易溶于水。他提出每一种元素只包含唯一一种原子,而这些原子相互结合起来就形成了化合物[3]。
1827年,英国植物学家罗伯特·布朗(Botanist Robert Brown)在使用显微镜观察水面上灰尘的时候,发现它们进行着不规则运动,进一步证明了微粒学说。后来,这一现象被称为为布朗运动。
1877年,德绍尔克思(J. Desaulx)提布朗运动是由于水分子的热运动而导致的。
1897年,在关于阴极射线的工作中,物理学家约瑟夫·汤姆生(J.J.Thomsom)发现了电子以及它的亚原子特性,粉碎了一直以来认为原子不可再分的设想。汤姆生认为电子是平均的分布在整个原子上的,就如同散布在一个均匀的正电荷的海洋之中,它们的负电荷与那些正电荷相互抵消。这也叫做葡萄干布丁模型[4]。
1909年,在物理学家欧内斯特·卢瑟福(Ernest Rutherford)的指导下,菲利普·伦纳德(P.E.A.Lenard )用氦离子轰击金箔。发现有很小一部分离子的偏转角度远远大于使用汤姆生假设所预测值。卢瑟福根据这个金铂实验的结果指出:原子中大部分质量和正电荷都集中在位于原子中心的原子核当中,电子则像行星围绕太阳一样围绕着原子核。带正电的氦离子在穿越原子核附近时,就会被大角度的反射[5]。这就是原子核的核式结构。
1913年,在进行有关对放射性衰变产物的实验中,放射化学家弗雷德里克·索迪(Frederick Soddy)发现对于元素周期表中的每个位置,往往存在不只一种质量数的原子[6]。玛格丽特·陶德创造了同位素一词,来表示同一种元素中不同种类的原子。在进行关于离子气体的研究过程中,汤姆生发明了一种新技术,可以用来分离不同的同位素,最终导致了稳定同位素的发现[7];同年,物理学家尼尔斯·玻尔(Niels Bohr)重新省视了卢瑟福的模型,并将其与普朗克及爱因斯坦的量子化思想联系起来,他认为电子应该位于原子内确定的轨道之中,并且能够在不同轨道之间跃迁,而不是像先前认为那样可以自由的向内或向外移动。电子在这些固定轨道间跃迁时,必须吸收或者释放特定的能量。这种电子跃迁的理论能够很好的解释氢原子光谱中存在的固定位置的线条[8],并将普朗克常数与氢原子光谱的里德伯常量取得了联系。
1916年,德国化学家柯塞尔(Kossel)在考察大量事实后得出结论:任何元素的原子都要使最外层满足8电子稳定结构[11]。
1919年,物理学家卢瑟福在α粒子轰击氮原子的实验中发现质子[24]。弗朗西斯·威廉·阿斯顿(Francis William Aston)使用质谱证实了同位素有着不同的质量,并且同位素间的质量差都为一个整数,这被称为整数规则。
1923年,美国化学家吉尔伯特·牛顿·路易斯(G.N.Lewis)发展了柯赛尔的理论,提出共价键的电子对理论[11]。路易斯假设:在分子中来自于一个原子的一个电子与另一个原子的一个电子以“电子对”的形式形成原子间的化学键。这在当时是一个有悖于正统理论的假设,因为库仑定律表明,两个电子间是相互排斥的,但路易斯这种设想很快就为化学界所接受,并导致原子间电子自旋相反假设的提出[15]。
1926年,薛定谔(Erwin Schrödinger)使用路易斯·德布罗意(Louis de Broglie)于1924年提出的波粒二象性的假说,建立了一个原子的数学模型,用来将电子描述为一个三维波形。但是在数学上不能够同时得到位置和动量的精确值,
1926年,沃纳·海森堡(Werner Heisenberg)提出了著名的测不准原理。这个概念描述的是,对于测量的某个位置,只能得到一个不确定的动量范围,反之亦然。尽管这个模型很难想像,但它能够解释一些以前观测到却不能解释的原子的性质,例如比氢更大的原子的谱线。因此,人们不再使用玻尔的原子模型,而是将原子轨道视为电子高概率出现的区域(电子云)[9]。
1930年,科学家发现,α射线轰击铍-9时,会产生一种电中性,拥有极强穿透力的射线,最初,这被认为是γ射线;1932年,约里奥·居里夫妇发现,这种射线能从石蜡中打出质子;同年,卢瑟福的学生詹姆斯·查得威克(James Chadwick)认定这就是中子[1][24],而同位素则被重新定义为有着相同质子数与不同中子数的元素。
1950s,随着粒子加速器及粒子探测器的发展,科学家们可以研究高能粒子间的碰撞。他们发现中子和质子是强子的一种,又更小的夸克微粒构成。核物理的标准模型也随之发展,能够成功的在亚原子水平解释整个原子核以及亚原子粒子之间的相互作用。
1985年,朱棣文及其同事在贝尔实验室开发了一种新技术,能够使用激光来冷却原子。威廉·丹尼尔·菲利普斯团队设法将纳原子置于一个磁阱中。这两个技术加上由克洛德·科昂-唐努德日团队基于多普勒效应开发的一种方法,可以将少量的原子冷却至微开尔文的温度范围,这样就可以对原子进行很高精度的研究,为玻色-爱因斯坦凝聚的发现奠定了基础[10]。
历史上,因为单个原子过于微小,被认为不能够进行科学研究。最近,科学家已经成功使用一单个金属原子与一个有机配体连接形成一个单电子晶体管。 在一些实验中,通过激光冷却的方法将原子减速并捕获,这些实验能够带来对于物质更好的理解。
原子结构理论模型发展史
道尔顿的原子模型
英国自然科学家约翰·道尔顿将古希腊思辨的原子论改造成定量的化学理论,提出了世界上第一个原子的理论模型。他的理论主要有以下三点[11]:
①所有物质都是由非常微小的、不可再分的物质微粒即原子组成;
②同种元素的原子的各种性质和质量都相同,不同元素的原子,主要表现为质量的不同;
③原子是微小的、不可再分的实心球体;
④原子是参加化学变化的最小单位,在化学反应中,原子仅仅是重新排列,而不会被创造或者消失。
虽然,经过后人证实,这是一个失败的理论模型,但,道尔顿第一次将原子从哲学带入化学研究中,明确了今后化学家们努力的方向,化学真正从古老的炼金术中摆脱出来,道尔顿也因此被后人誉为“近代化学之父”。
葡萄干布丁模型
葡萄干布丁模型由汤姆生提出,是第一个存在着亚原子结构的原子模型。
汤姆生在发现电子的基础上提出了原子的葡萄干布丁模型,汤姆生认为[11]:
①正电荷像流体一样均匀分布在原子中,电子就像葡萄干一样散布在正电荷中,它们的负电荷与那些正电荷相互抵消;
②在受到激发时,电子会离开原子,产生阴极射线。
汤姆生的学生卢瑟福完成的α粒子轰击金箔实验(散射实验),否认了葡萄干布丁模型的正确性。
土星模型
在汤姆生提出葡萄干布丁模型同年,日本科学家提出了土星模型,认为电子并不是均匀分布,而是集中分布在原子核外围的一个固定轨道上[16]。
行星模型
行星模型由卢瑟福在提出,以经典电磁学为理论基础,主要内容有[11]:
①原子的大部分体积是空的;
②在原子的中心有一个体积很小、密度极大的原子核;
③原子的全部正电荷在原子核内,且几乎全部质量均集中在原子核内部。带负电的电子在核空间进行高速的绕核运动。
随着科学的进步,氢原子线状光谱的事实表明行星模型是不正确的。
玻尔的原子模型
为了解释氢原子线状光谱这一事实,卢瑟福的学生玻尔接受了普朗克的量子论和爱因斯坦的光子概念在行星模型的基础上提出了核外电子分层排布的原子结构模型。玻尔原子结构模型的基本观点是[12]:
①原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道(orbit)上绕原子核运动,不辐射能量
②在不同轨道上运动的电子具有不同的能量(E),且能量是量子化的,轨道能量值依n(1,2,3,...)的增大而升高,n称为量子数。而不同的轨道则分别被命名为K(n=1)、L(n=2)、N(n=3)、O(n=4)、P(n=5)。
③当且仅当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时,才会辐射或吸收能量。如果辐射或吸收的能量以光的形式表现并被记录下来,就形成了光谱。
玻尔的原子模型很好的解释了氢原子的线状光谱,但对于更加复杂的光谱现象却无能为力。
现代量子力学模型
物理学家德布罗意、薛定谔和海森堡等人,经过13年的艰苦论证,在现代量子力学模型在玻尔原子模型的基础上很好地解释了许多复杂的光谱现象,其核心是波动力学。在玻尔原子模型里,轨道只有一个量子数(主量子数),现代量子力学模型则引入了更多的量子数(quantum number)[11][12]。
①主量子数(principal quantum number),主量子数决定不同的电子层,命名为K、L、M、N、O、P、Q
②角量子数(angular quantum number),角量子数决定不同的能级,符号“l”共n个值(1,2,3,...n-1),符号用s、p、d、f,表示对多电子原子来说,电子的运动状态与l有关。
③磁量子数(magnetic quantum number)磁量子数决定不同能级的轨道,符号“m”(见下文“磁矩”)。仅在外加磁场时有用。“n”“l”“m”三个量确定一个原子的运动状态。
④ 自旋磁量子数(spin m.q.n.)处于同一轨道的电子有两种自旋,即“↑↓”目前,自旋现象的实质还在探讨当中。
分子:
概述
分子结构,或称分子立体结构、分子形状、分子几何,建立在光谱学数据之上,用以描述分子中原子的三维排列方式。分子结构在很大程度上影响了化学物质的反应性、极性、相态、颜色、磁性和生物活性。
分子结构最好在接近绝对零度的温度下测定,因为随着温度升高,分子转动也增加。量子力学和半实验的分子模拟计算可以得出分子形状,固态分子的结构也可通过X射线晶体学测定。体积较大的分子通常以多个稳定的构象存在,势能面中这些构象之间的能垒较高。
分子结构涉及[1]原子在空间中的位置,与键结的化学键种类有关,包括键长、键角以及相邻三个键之间的二面角。
原子在分子中的成键情形与空间排列。分子结构对物质的物理与化学性质有决定性的关系。最简单的分子是氢分子,1克氢包含1023个以上的氢分子。水分子中2个氢原子都连接到一个中心氧原子上,所成键角是104.5°。分子中原子的空间关系不是固定的,除了分子本身在气体和液体中的平动外,分子结构中的各部分也都处于连续的运动中。因此分子结构与温度有关。分子所处的状态(固态、液态、气态、溶解在溶液中或吸附在表面上)不同,分子的精确尺寸也不同。
因尚无真正适用的分子结构理论,复杂分子的细致结构不能预言,只能从实验测得。量子力学认为,原子中的轨道电子具有波动性,用数学方法处理电子驻波(原子轨道)就能确定原子间或原子团间键的形成方式。原子中的电子轨道在空间重叠愈多,形成的键愈稳定。量子力学方法是建立在实验数据和近似的数学运算(由高速电子计算机进行运算)相结合的基础上的,对简单的体系才是精确的,例如对水分子形状的预言。另一种理论是把分子看成一个静电平衡体系:电子和原子核的引力倾向于最大,电子间的斥力倾向于最小,各原子核和相邻原子中电子的引力也是很重要的。为了使负电中心的斥力减至最小,体系尽可能对称的排列,所以当体系有2个电子对时,它们呈线型排列(180°);有3个电子对时呈三角平面排列,键角120°。
分子的键有三种极限类型,即[2]离子键、共价键和金属键。定位于2个原子之间的键称为定域键。由多个原子的共有电子形成的多中心键称为离域键。此外还有过渡类型的键:键电子偏向一方的共价键称为极性键,由一方提供成键电子的键称为配位键。通过这些类型的键把原子按一定的空间排列结合成分子,形成分子的构型和构象。例如碳是共享电子对键(共价键)的基本参加者,碳和氢2 种元素的原子可形成烃类化合物,正四面体构的CH4是其中最简单的烃,还可形成环状化合物,例如环己烷;硅和氧是矿物质的基本元素,云母和石英都含有硅氧单元 。金属原子被夹在烃环平面中间构成夹心化合物。蛋白质的基本成分是一端接碱性基,一端接酸性基的二官能分子α-氨基酸。化学组成和分子量相同但分子结构不同的物质互称为异构体。当2 种异构体其他性质相同,只是旋光方向相反,这一类异构体称作旋光异构体。可用X射线等衍射法、各种光谱、波谱、能谱和质谱法等测定或推测分子的结构。
表示有理数全集时,为了简便表达无限循环小数引入分数概念进行组合表达,分子作被除数,分母作除数,运算结果对应全部有理数。
同理,可以用根数的开方形式表示(代数数)实数,循环开方数(级数)形式表示(超越数)实数;维度排列组合数列表示复数等等……
㈣ 电子是谁发明的
简介:电子是一种基本粒子,目前无法再分解为更小的物质。其直径是质子的0.001倍,重量为质子的1/1836。电子围绕原子的核做高速运动。电子通常排列在各个能量层上。当原子互相结合成为分子时,在最外层的电子便会由一原子移至另一原子或成为彼此共享的电子。
这是由爱尔兰物理学家乔治·丁·斯通尼于1891年根据电的electric + -on“子”造的字
电子属于亚原子粒子中的轻子类。 轻子被认为是构成物质的基本粒子之一,即其无法被分解为更小的粒子。它带有1/2自旋,即又是一种费米子(按照费米—狄拉克统计)。电子所带电荷为e=1.6 × 10的-19次方库仑,质量为9.10 × 10-31 kg (0.51 MeV/c2)。通常被表示为e-。 电子的反粒子是正电子,它带有与电子相同的质量,自旋和等量的正电荷。
㈤ 电子是由谁发现的
约瑟夫·约翰·汤姆森。
电子是在1897年由剑桥大学卡文迪许实验室的约瑟夫·约翰·汤姆森在研究阴极射线时发现的。约瑟夫·约翰·汤姆森提出了葡萄干模型(枣糕模型)。
1897年,英国剑桥大学卡文迪许实验室的约瑟夫·约翰·汤姆森重做了赫兹的实验。使用真空度更高的真空管和更强的电场,他观察出负极射线的偏转,并计算出负级射线粒子(电子)的质量-电荷比例,因此获得了1906年的诺贝尔物理学奖。
汤姆逊采用1891年乔治·斯托尼所起的名字——电子来称呼这种粒子。至此,电子作为人类发现的第一个亚原子粒子和打开原子世界的大门被汤姆逊发现了。
(5)电子和原子的发明的扩展阅读
电子与质子之间的吸引性库仑力,使得电子被束缚于原子,称此电子为束缚电子。两个以上的原子,会交换或分享它们的束缚电子,这是化学键的主要成因。当电子脱离原子核的束缚,能够自由移动时,则改称此电子为自由电子。
许多自由电子一起移动所产生的净流动现象称为电流。在许多物理现象里,像电传导、磁性或热传导,电子都扮演了要重要的角色。移动的电子会产生磁场,也会被外磁场偏转。呈加速度运动的电子会发射电磁辐射。
电荷的最终携带者是组成原子的微小电子。在运动的原子中,每个绕原子核运动的电子都带有一个单位的负电荷,而原子核里面的质子带有一个单位的正电荷。
正常情况下,在物质中电子和质子的数目是相等的,它们携带的电荷相平衡,物质呈中性。物质在经过摩擦后,要么会失去电子,留下更多的正电荷(质子比电子多)。要么增加电子,获得更多的负电荷(电子比质子多)。这个过程称为摩擦生电。
㈥ 电是怎么发明的
物质都是由分子组成,分子是由原子组成,原子中有带负电的电子和带正电荷的质子组成。在正常状况下,一个原子的质子数与电子数量相同,正负平衡,所以对外表现出不带电的现象。但是电子环绕于原子核周围,一经外力即脱离轨道,离开原来的原子儿而侵入其他的原子B,A原子因缺少电子数而带有正电现象,称为阳离子、B原子因增加电子数而呈带负电现象,称为阴离子。
造成不平衡电子分布的原因即是电子受外力而脱离轨道,这个外力包含各种能量(如动能、位能、热能、化学能……等)在日常生活中,任何两个不同材质的物体接触后再分离,即可产生静电。
当两个不同的物体相互接触时就会使得一个物体失去一些电荷如电子转移到另一个物体使其带正电,而另一个体得到一些剩余电子的物体而带负电。若在分离的过程中电荷难以中和,电荷就会积累使物体带上静电。所以物体与其它物体接触后分离就会带上静电。通常在从一个物体上剥离一张塑料薄膜时就是一种典型的“接触分离”起电,在日常生活中脱衣服产生的静电也是“接触分离”起电。
固体、液体甚至气体都会因接触分离而带上静电。这是因为气体也是由分子、原子组成,当空气流动时分子、原子也会发生“接触分离”而起电。
我们都知道摩擦起电而很少听说接触起电。实质上摩擦起电是一种接触又分离的造成正负电荷不平衡的过程。摩擦是一个不断接触与分离的过程。因此摩擦起电实质上是接触分离起电。在日常生活,各类物体都可能由于移动或摩擦而产生静电。
另一种常见的起电是感应起电。当带电物体接近不带电物体时会在不带电的导体的两端分别感应出负电和正电。
其它起电方式有:热电和压电起电、亥姆霍兹层、喷射起电等
㈦ 电是谁发明的
1、电是被美国的科学家富兰克林发明的。
2、1732年,美国的科学家富兰克林(Benjamin Franklin,1706~1790)认为电是一种没有重量的流体,存在于所有物体中。当物体得到比正常份量多的电就称为带正电;若少于正常份量,就被称为带负电,所谓“放电”就是正电流向负电的过程(人为规定的),这个理论并不完全正确,但是正电、负电两种名称则被保留下来。此时期有关“电”的观念是物质上的主张。
3、1752年,富兰克林提出了风筝实验(。其他科学家在实验中,将系上钥匙的风筝用金属线放到云层中,被雨淋湿的金属线将空中的闪电引到手指与钥匙之间,证明了空中的闪电与地面上的电是同一回事。后来他根据这个原理,发明了避雷针。
4、富兰克林让别人做了多次实验,进一步揭示了电的性质,并提出了电流这一术语。富兰克林对电学的另一重大贡献,就是通过设计1752年著名的风筝实验,“捕捉天电”,证明天空的闪电和地面上的电是一回事。
(7)电子和原子的发明的扩展阅读:
1、物质中的电效应是电学与其他物理学科(甚至非物理的学科)之间联系的纽带。物质中的电效应种类繁多,有许多已成为或正逐渐发展为专门的研究领域。
2、电的发现和应用极大的节省了人类的体力劳动和脑力劳动,使人类的力量长上了翅膀,使人类的信息触角不断延伸。电对人类生活的影响有两方面:能量的获取转化和传输,电子信息技术的基础。
3、电的发现可以说是人类历史的革命,由它产生的动能每天都在源源不断的释放,人对电的需求夸张的说其作用不亚于人类世界的氧气,如果没有电,人类的文明还会在黑暗中探索。
㈧ 原子是谁发现的
原子的概念最初是由英国化学家约翰.道尔顿提出的。1803年他发表“原子说”,提出所版有物质都是由权原子构成。
为此,他曾经作出这样的推理:假如水的某些原子比其他的水原子重,再假如某一体积的水恰恰由这些较重的水原子组成,那么这一体积的水的比重必然较其他水的比重要大(这显然与事实不符,因为我们知道无论从什么地方得来的纯水的比重都是相同的)。
一个正原子包含有一个致密的原子核及若干围绕在原子核周围带负电的电子。而负原子的原子核带负电,周围的负电子带正电。正原子的原子核由带正电的质子和电中性的中子组成。负原子原子核中的反质子带负电,从而使负原子的原子核带负电。
当质子数与电子数相同时,这个原子就是电中性的;否则,就是带有正电荷或者负电荷的离子。根据质子和中子数量的不同,原子的类型也不同:质子数决定了该原子属于哪一种元素,而中子数则确定了该原子是此元素的哪一个同位素。原子构成分子而分子组成物质中同种电荷相互排斥,不同种电荷相互吸引。
㈨ 分子、原子、电子分别是谁发现的
1:意大利科学家阿佛加德罗
2:英国科学家道尔顿
3:剑桥大学物理学教授汤姆逊
㈩ 发现原子核和电子的科学家分别是
1897年英国科学家汤姆生(1856 1940)在实验中发现了电子
1912年英国科学家 卢瑟福 根据 α粒子 轰击金箔的实验中,绝大多数α粒子仍沿原方向前进,少数α粒子由于撞击到了电子发生较大偏转,个别α粒子偏转超过了90°,有的α粒子由于撞上原子核所以偏转方向甚至接近180°。该试验事实确认:原子内含有一个体积小而质量大的带正电的中心,这就是原子核。