原子和原子核公式总结.pptx

原子和原子核公式总结

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目录

原子结构基础

原子核组成及性质

放射性衰变过程及产物分析

原子核反应类型及机制探讨

原子能利用与安全防护措施

总结回顾与拓展延伸

PART

01

原子结构基础

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WENKUDESIGN

原子是构成物质的最小粒子，是实心的、不可再分的球体。

道尔顿实心球模型

原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中。

汤姆生枣糕模型

在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转。

卢瑟福核式结构模型

原子模型历史发展

玻尔理论

电子在一些特定的可能轨道上绕核作圆周运动，离核越远的能量越高；当电子在这些可能的轨道上运动时原子不发射也不吸收能量，只有当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时原子才辐射或吸收能量。

量子力学描述

电子在原子核外的运动没有确定的轨道，描述电子在原子核外空间某处出现机会的多少，可以用电子云图象表示。电子云密度大的地方，表明电子在核外空间出现的机会多；电子云密度小的地方，表明电子出现的机会少。

玻尔理论与量子力学描述

03

能量最低原理

电子尽可能先排在能量较低的轨道，以使整个原子的能量最低。

01

泡利原理

在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，并且它们的自旋方向相反。

02

洪特规则

当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据不同轨道，且自旋方向相同。

原子中电子排布规律

PART

02

原子核组成及性质

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带正电荷，位于原子核中心，决定元素的化学性质。

质子（p）

中子（n）

核力

不带电荷，位于原子核中心，与质子共同维持原子核的稳定性。

一种短程强相互作用力，将质子和中子紧密束缚在原子核内。

03

02

01

原子核内粒子种类与相互作用

原子核处于能量最低状态，不易发生自发变化。

稳定性

某些原子核能自发地放出射线并转变为另一种原子核的现象。

放射性

放射性元素自发地放出射线并转变为另一种元素的过程。

衰变

同素异形体

由同种元素组成但性质不同的单质或化合物。

同位素与同素异形体的区别

同位素是同一元素的不同原子，而同素异形体是同一元素的不同单质或化合物。

同位素

质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子。

同位素、同素异形体概念辨析

PART

03

放射性衰变过程及产物分析

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α衰变、β衰变和γ衰变特点比较

α衰变

放射出氦核（^4_2He）的衰变过程，质量数减少4，电荷数减少2，生成物在元素周期表中的位置前移两位。

β衰变

放射出电子（e^-）或正电子（e^+）的衰变过程，质量数不变，电荷数增加1或减少1，生成物在元素周期表中的位置后移一位。

γ衰变

放射出高能光子（γ射线）的衰变过程，质量数和电荷数均不变，是原子核从激发态回到基态时释放的能量。

某些放射性元素在衰变过程中会放出中子，这些中子又会引发其他原子核的衰变，从而形成连续的衰变链。例如，铀-235在吸收一个中子后发生裂变，同时放出2-3个中子和大量能量，这些中子又会引发其他铀-235原子核的裂变，形成链式反应。

链式反应

链式反应在核能利用中具有重要意义。在核反应堆中，通过控制中子的数量和速度来控制链式反应的速率，从而实现对核能的和平利用。此外，链式反应还用于制造核武器。

应用举例

衰变链式反应及其应用举例

半衰期定义

放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，具有统计规律。

计算方法

根据放射性元素的衰变常数λ和初始原子核数量N0，可以计算经过时间t后的剩余原子核数量Nt。公式为：Nt=N0*e^(-λt)，其中e为自然对数的底数。通过测量不同时间点的剩余原子核数量，可以拟合出衰变常数λ，进而计算出半衰期T1/2=ln2/λ。

放射性元素半衰期计算方法

PART

04

原子核反应类型及机制探讨

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聚变反应定义

两个轻核结合成质量较大的核，同时释放出巨大能量的反应。

聚变反应条件

需要高温高压环境，使轻核克服库仑斥力，接近到足以发生核力作用的距离。

聚变反应实例

氢弹爆炸、太阳内部发生的核反应。

轻核聚变过程与条件

裂变反应条件

需要慢中子的轰击，使重核处于不稳定状态，从而发生裂变。

裂变反应实例

原子弹爆炸、核电站中的链式反应。

裂变反应定义

重核受到中子的轰击，分裂成两个中等质量的核，同时释放出中子和巨大能量的反应。

重核裂变过程与条件

卢瑟福散射实验

人工转变实验方法介绍

通过α粒子轰击金箔，观察散射现象，证实了原子的核式结构。

查德威克实验

用α粒子轰击铍核，发现了中子，揭示了原子核的组成。

通过α粒子轰击铝片，实现