《物质结构》PPT课件

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1、第四章物质结构夸克质子中子原子核电子原子(离子)分子微观（宇观）宇宙单质化合物星体宏观纳米材料（介观）化学研究的对象哪些是关键性的问题呢？化学反应的性能问题;化学催化的问题;生命过程中的化学问题.当今化学发展的趋势大致是：由宏观到微观，由定性到定量，由稳定态向亚稳态，由经验上升到理论并用理论指导实践，进而开创新的研究.总之，化学已成为中心学科，与21世纪的四个重大课题（能源、材料、环境和生命科学）都有关.亚原子粒子原子是化学上最重要、使用最频繁的术语之一,原是希腊语中意为“不可再分”意思.随着科学的发展,道尔顿(DaltonJ)于1803年提出了第一个现代原子论,但他接受了“不可再分”的概念.

2、随着电子的发现,接着发现了α粒子、质子和中子,如果将电子看作原子上掉下的“碎屑”,α粒子就算得上原子分裂的“碎块”了.人们将组成原子的微粒叫亚原子粒子.亚原子粒子曾经也叫基本粒子,近些年越来越多的文献就将其叫粒子.迄今科学上发现的粒子已达数百种之多,第一部分原子结构Propertiesofsomesubatomicparticles夸克根据1961年由盖尔-曼（GellM-Mann）建立的新模型，质子和中子都是由更小的粒子夸克组成的，但现有的理论还不能预言（当然更不用说从实验上证明）电子是可分的.夸克名称下夸克上夸克奇夸克粲夸克底夸克顶夸克符号duscbt电荷-1/3+2/3-1/3+2/3-

3、1/3+2/3质量均为质子的1/100或1/200质子的200倍发现年代197419771995Someprimaryparticles4-1原子核外电子运动特征-波粒二象性波粒二象性—赖以建立现代模型的量子力学概念(wave-particleduality—afundamentalconceptofquantummechanics)4-1-1原子结构的发展史1经典物理学概念面临的窘境（anemba-rrassmentoftheconceptsoftheclassicalphysics)2波的微粒性（particle—likewave)3微粒的波动性（wave—likeparticle)1经典

4、物理学概念面临的窘境Rutherford’sexperimentonαparticlebombardmentofmetalfoil1经典物理学概念面临的窘境Rutherford根据粒子散射实验，创立了关于原子结构的“太阳-行星模型”.其要点是：1.所有原子都有一个核即原子核(nucleus)；2.核的体积只占整个原子体积极小的一部分；3.原子的正电荷和绝大部分质量集中在核上；4.电子像行星绕着太阳那样绕核运动.卢瑟福原子模型12在对粒子散射实验结果的解释上,新模型的成功是显而易见的,至少要点中的前三点是如此.问题出在第4点,尽管卢瑟夫正确地认识到核外电子必须处于运动状态,但将电子与核的关系比

5、作行星与太阳的关系,却是一幅令人生疑的图像.istheembarrassmentoftheconceptsoftheclassicalphysics?What根据当时的物理学概念,带电微粒在力场中运动时总要产生电磁辐射并逐渐失去能量,运动着的电子轨道会越来越小,最终将与原子核相撞并导致原子毁灭.由于原子毁灭的事实从未发生,将经典物理学概念推到前所未有的尴尬境地.Anunsatisfactoryatomicmodel描述微观物体运动规律的需求呼唤物理学新概念的诞生！人们对物质和能量的认识是否只看到了硬币的一面？波粒二象性是解决原子结构问题的“总开关”.2波的微粒性●电磁波是通过空间传播的能量.可

6、见光只不过是电磁波的一种.电磁波在有些情况下表现出连续波的性质，另一些情况下则更像单个微粒的集合体，后一种性质叫作波的微粒性.Theelectromagneticspectrum1900年,普朗克(PlankM)提出了表达光的能量(E)与频率(ν)关系的方程,即著名的普朗克方程：E=hν式中的h叫普朗克常量(Planckconstant),其值为6.626×10-34J·s.普朗克认为,物体只能按hν的整数倍(例如1,2,3等)一份一份地吸收或释出光能,而不可能是0.5,1.6,2.3等任何非整数倍.这就是所谓的能量量子化概念.●Plank公式普朗克提出了当时物理学界一种全新的概念,但它只涉及

7、光作用于物体时能量的传递过程(即吸收或释出).●Plank公式地面吸收太阳能地面接收降水★以一个个光量子“hν”(不能是半个“hν”)完成.★可见光由不同频率的光组成,“hν”值有大有小.★黄光的ν值相对较大,“hν”较大,光量子的能量大.★红光的ν值相对较小,“hν”较小,光量子的能量较小.★以一个个雨滴(不能是半个雨滴)完成★“雨滴”有大有小★相当于较大的“雨滴”，落至地面时的动能较大★相当于