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第二节原子与原子核 电子版v: dnslh1【基本概念、规律】
一、原子的核式结构
1．α粒子散射实验的结果
绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至被撞了回来，如图所示．
2．原子的核式结构
在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转．
二、玻尔理论
1．定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．
2．跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定．
3．轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．
4．氢原子的能级、能级公式
(1)氢原子的能级图(如图所示)
(2)氢原子的能级和轨道半径
三、天然放射现象、原子核的组成
1．天然放射现象
(1)天然放射现象
元素自发地放出射线的现象，首先由贝克勒尔发现．天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构．
(2)放射性和放射性元素：物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性．具有放射性的元素叫放射性元素．
(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线．
2．原子核
(1)原子核的组成
①原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子．
②原子核的核电荷数＝质子数，原子核的质量数＝质子数＋中子数．
(2)同位素：具有相同质子数、不同中子数的原子，在元素周期表中的位置相同，同位素具有相同的化学性质．
四、原子核的衰变和半衰期
1．原子核的衰变
(1)原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变．
(2)分类
2．半衰期
(1)定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．
(3)影响因素：由原子核内部因素决定，跟原子所处的物理化学状态无关．
五、核力、结合能、质量亏损、核反应
1．核力
(1)定义：原子核内部，核子间所特有的相互作用力．
(2)特点：①核力是强相互作用的一种表现；
③每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用．
2．核能
(1)结合能
核子结合为原子核时放出的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能．
(2)比结合能
①定义：原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能．
②特点：不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定．
3．质能方程、质量亏损
原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能
4．获得核能的途径：(1)重核裂变；(2)轻核聚变．
5．核反应
(1)遵守的规律：电荷数守恒、质量数守恒．
(2)反应类型：衰变、人工转变、重核裂变、轻核聚变．
【重要考点归纳】
考点一氢原子能级及能级跃迁
1．原子跃迁的条件
只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况
(2)当光子能量大于或等于13.6 eV时，也可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离；当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于13.6 eV时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能．
(3)原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发．由于实物粒子的动能可全部或部分被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值(E＝Em－En)，均可使原子发生能级跃迁．
2．跃迁中两个易混问题
(1)一群原子和一个原子：氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个时刻只能处在某一个可能的轨道上，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，可能的情况只有一种，但是如果容器中盛有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现了．
(2)直接跃迁与间接跃迁：原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时．有时可能是直接跃迁，有时可能是间接跃迁．两种情况下辐射(或吸收)光子的能量是不同的．直接跃迁时辐射(或吸收)光子的能量等于间接跃迁时辐射(或吸收)的所有光子的能量和．
3.(1)能级之间跃迁时放出的光子频率是不连续的．
(2)能级之间发生跃迁时放出(吸收)光子的频率由hν＝Em－En求得．若求波长可由公式c＝λν求得．
(3)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n－1)．
(4)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法：
②利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加．
考点二氢原子的能量及其变化
3．电势能：通过库仑力做功判断电势能的增减．当n减小，即轨道半径减小时，库仑力做正功，电势能减小；反之，n增大，即轨道半径增大时，电势能增加．
考点三原子核的衰变半衰期
1．衰变规律及实质
(1)两种衰变的比较
(2)γ射线：γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的．其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变的过程中，产生的新核由于具有过多的能量(核处于激发态)而辐射出光子．
2．确定衰变次数的方法
因为β衰变对质量数无影响，先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数．
(2)影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关．
考点四核反应类型与核反应方程
1．核反应的四种类型：衰变、人工转变、裂变和聚变．
2．核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头连接并表示反应方向，不能用等号连接．
3．核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程．
4．核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化．
5．核反应遵循电荷数守恒．
考点五有关核能的计算
1．应用质能方程解题的流程图
2．利用质能方程计算核能时，不能用质量数代替质量进行计算．
【思想方法与技巧】守恒思想在核反应中的应用
(1)在动量守恒方程中，各质量都可用质量数表示．
才考虑质量亏损，在动量和能量守恒方程中，不考虑质量亏损．
(3)注意比例运算求解．
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