第五节原子结构和元素周期性.pdf

第五章 原子结构与元素周期性 在前面一至四章中， 介绍并与用化学热力学、 化学动力学的基础知识， 从宏观角度讨论 了解离、水解、沉淀和氧化还原等化学反应的方向、速率及限度问题。本章开始至第七章， 依次介绍并运用了原子、 分子和固体的结构知识， 从微观角度讨论物质的结构及其与性质的 关系。 5-1 原子和元素 5-1-1 原子的组成和元素 自 1897 年英国物理学家汤姆逊 (J.J.Thomson)发现电子以来，经过了几十年的研究，人 们已经意识到原子是一种电中性的微粒，是与一个带若干 (Z) 正电荷的原子核的原子核和 Z 个带负电荷的电子组成的；原子核是由 Z 个单位正电荷的质子 (p) 和若干个中子 (n)组成的紧 密结合体， 其直径不及原子的万分之一； 电子的直径更小。 可见原子核和电子只占原子的极 小部分，原子内部绝大部分是 “空着的 ”。 同一元素的原子核含有相同数目的质子， 但可以含有数目不同的中子。 电子、 质子、中 子、光子以及在宇宙射线和高能原子核物理实验中发现的一系列粒子，统称为 基本粒子 。 元素是具有相同质子数的一类原子的总称。 根据原子中质子数目的不同， 可以区别为不 同的元素。 不同的元素在元素周期表中个占据不同的位置。 不同元素的原子、 质子数目由小 到大排列的顺序数，称为原子序数。因此，对每一种原子来说： 原子序数 (Z)= 核内质子数 =核电荷数 =核外电子数 质子数相同而中子数不同的同一种元素的原子， 有着基本相同的化学性质， 且在元素周 期表中处于同一位置， 故互称为同位素。 具有确定中子数和质子数的单核粒子称为核素， 例 如氢有三种核素，如表 5-1 所示。除少数几中元素外绝大多数都两种或两种以上的核素，其 中锡的核素多达 10 种。 表 5-1 氢的同位素 核素名称 核素符号 原子的组成 质 在自然界中的氢所占的 质子数 中子数 量 百分数 /% 数 氢或氕 1 0 1 ≈ 99.98 重氢或重氘 1 1 2 0.015 超重氢或氚 1 2 3 10-16 ① 元素符号左上角的数字表示质量数，左下角的数字表示原子序数。 根据来源和稳定性， 可将核素分为 稳定核素 和 放射性核素。 放射性核素的原子核不稳定， 能放出射线而蜕变成别的元素。目前已发现的 118 种元素的核素已达 2000 种左右。 质量数相同而原子系数不同的元素，互称为 异序同量素 ，简称 同量素 。 1 * 5-1-2 反原子和反物质 1932 年美国物理学家安德森 (C.