物理 原子及離子

1、2016屆屆17班班 李志昊李志昊 杜子軒杜子軒 生物課演講生物課演講 本欄目由斯塔克工業(yè)冠名播出本欄目由斯塔克工業(yè)冠名播出 斯塔克工業(yè)斯塔克工業(yè)“我們只創(chuàng)造奇跡！我們只創(chuàng)造奇跡！” 感謝神盾局對本欄目后感謝神盾局對本欄目后 勤保障工作的大力支持勤保障工作的大力支持 并感謝李晗馳對我們的幫助并感謝李晗馳對我們的幫助 “有困難找李晗馳！有困難找李晗馳！” 讓我們步入科學的殿堂吧！讓我們步入科學的殿堂吧！ 科學科學 大廈大廈 元素元素原子原子中子中子 質(zhì)子質(zhì)子電子電子離子離子 元素，又稱化學元素，指自然界中一百多種元素，又稱化學元素，指自然界中一百多種 基本的金屬和非金屬物質(zhì)，它們只由一種原子組基

2、本的金屬和非金屬物質(zhì)，它們只由一種原子組 成，其原子中的每一核子具有同樣數(shù)量的質(zhì)子，成，其原子中的每一核子具有同樣數(shù)量的質(zhì)子， 用一般的化學方法不能使之分解，并且能構(gòu)成一用一般的化學方法不能使之分解，并且能構(gòu)成一 切物質(zhì)。切物質(zhì)。 一些常見元素的例子有氫，氮和碳。到一些常見元素的例子有氫，氮和碳。到 20072007年為止，總共有年為止，總共有118118種元素被發(fā)現(xiàn)，其中種元素被發(fā)現(xiàn)，其中9494種種 是存在于地球上。是存在于地球上。19231923年，國際原子量委員會作年，國際原子量委員會作 出決定：化學元素是根據(jù)原子核電荷的多少對原出決定：化學元素是根據(jù)原子核電荷的多少對原 子進行分類的

3、一種方法，把核電荷數(shù)相同的一類子進行分類的一種方法，把核電荷數(shù)相同的一類 原子稱為一種元素。原子稱為一種元素。 何為元素？何為元素？ 原子原子 原子是搭建一切物質(zhì)的基石原子由中子、原子是搭建一切物質(zhì)的基石原子由中子、 質(zhì)子、電子構(gòu)質(zhì)子、電子構(gòu)成，三者數(shù)量相同，其中中子不成，三者數(shù)量相同，其中中子不 帶電荷，帶電荷，質(zhì)子、質(zhì)子、電子電子分別帶正、分別帶正、負電荷，正、負電荷，正、 負相負相互抵消，否則我們的世界將互抵消，否則我們的世界將充滿電。充滿電。 原子核（不同原子原子核（不同原子 的原子核中，中子的原子核中，中子 和質(zhì)子數(shù)量不同）和質(zhì)子數(shù)量不同） 電子電子 中子中子 質(zhì)子質(zhì)子 中子中子 中

4、子（中子（NeutronNeutron）是組成原子核的核子之一。）是組成原子核的核子之一。 中子是組成原子核構(gòu)成中子是組成原子核構(gòu)成化化學元素不可缺少的成學元素不可缺少的成 分（注意：氫元素分（注意：氫元素H H不不含中含中子），雖然原子的化子），雖然原子的化 學性質(zhì)是由核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)目確定的，但是如果學性質(zhì)是由核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)目確定的，但是如果 沒有中子，由于帶正電荷質(zhì)子間的排斥力（質(zhì)沒有中子，由于帶正電荷質(zhì)子間的排斥力（質(zhì) 子帶正電，中子不帶電），就不可能構(gòu)成除氫子帶正電，中子不帶電），就不可能構(gòu)成除氫 之外的其他元素。之外的其他元素。 質(zhì)子質(zhì)子 質(zhì)子質(zhì)子(proton)(proton)是一種帶

5、是一種帶 1.6 1.6 10-19 10-19 庫侖庫侖(C)(C) 正電荷的亞原子粒子，直徑約正電荷的亞原子粒子，直徑約 1.6 to 1.71.6 to 1.7101015 15 m 1m 1，質(zhì)量是，質(zhì)量是938938百萬電子伏特百萬電子伏特/c(MeV/c)/c(MeV/c)，即，即 1.6726216371.672621637（8383）10-27 10-27 千克，大約是電子質(zhì)千克，大約是電子質(zhì) 量的量的1836.51836.5倍（電子的質(zhì)量為倍（電子的質(zhì)量為9.109382159.10938215（4545） 10-3110-31千克），質(zhì)子比中子稍輕（中子的質(zhì)量為千克），質(zhì)子

6、比中子稍輕（中子的質(zhì)量為 1.6749272111.674927211（8484）10-27 10-27 千克）。質(zhì)子屬于重千克）。質(zhì)子屬于重 子類，由兩個上夸克和一個下夸克通過膠子在強相子類，由兩個上夸克和一個下夸克通過膠子在強相 互作用下構(gòu)成。原子核中質(zhì)子數(shù)目決定其化學性質(zhì)互作用下構(gòu)成。原子核中質(zhì)子數(shù)目決定其化學性質(zhì) 和它屬于何種化學元素。和它屬于何種化學元素。 電子是構(gòu)成原子的基本粒子之一，質(zhì)量電子是構(gòu)成原子的基本粒子之一，質(zhì)量 極小，帶負電，在原子中極小，帶負電，在原子中圍繞原子核圍繞原子核旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)。 不同的原子擁有的電子不同的原子擁有的電子數(shù)目不同數(shù)目不同，例如，每，例如，每 一個

7、碳原子中含有一個碳原子中含有6 6個電子，每一個氧原子中個電子，每一個氧原子中 含有含有8 8個電子。能量高的離核較遠，能量低的個電子。能量高的離核較遠，能量低的 離核較近。通常把電子在離核遠近不同的區(qū)離核較近。通常把電子在離核遠近不同的區(qū) 域內(nèi)運動稱為電子的分層排布。域內(nèi)運動稱為電子的分層排布。 電子電子 離子是指原子由于自身或外界的作用而失去或得到離子是指原子由于自身或外界的作用而失去或得到 一個或幾個電子使其達到最外層電子數(shù)為一個或幾個電子使其達到最外層電子數(shù)為8 8個或個或2 2個個( (氫原氫原 子或氦原子）的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。這一過程稱為電離。電離過子或氦原子）的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。這一過程稱為電離

8、。電離過 程所需或放出的能量稱為程所需或放出的能量稱為電離電離能。與分子、原子一樣，能。與分子、原子一樣， 離子也是構(gòu)成物質(zhì)的基本離子也是構(gòu)成物質(zhì)的基本粒子。粒子。 在化學反應中，金屬元素原子失去最外層電子，非在化學反應中，金屬元素原子失去最外層電子，非 金屬原子得到電子，從而使參加反應的原子或原子團帶金屬原子得到電子，從而使參加反應的原子或原子團帶 上電荷。帶電荷的原子叫做離子，帶正電荷的原子叫做上電荷。帶電荷的原子叫做離子，帶正電荷的原子叫做 陽離子，帶負電荷的原子叫做陰離子。陰、陽離子由于陽離子，帶負電荷的原子叫做陰離子。陰、陽離子由于 靜電作用而形成不帶電性的化合物。靜電作用而形成不帶

9、電性的化合物。 與分子、原子一樣，離子也是構(gòu)成物質(zhì)的基本粒子。與分子、原子一樣，離子也是構(gòu)成物質(zhì)的基本粒子。 如氯化鈉就是由氯離子和鈉離子構(gòu)成的。如氯化鈉就是由氯離子和鈉離子構(gòu)成的。 離子離子 諸位同學知道物質(zhì)有幾種狀態(tài)嗎？諸位同學知道物質(zhì)有幾種狀態(tài)嗎？ 其實物質(zhì)還有多種形態(tài)，如等離子態(tài)，如果把冰其實物質(zhì)還有多種形態(tài)，如等離子態(tài)，如果把冰 燒熱到一定程度就會成為水，如果繼續(xù)燒熱，就會成燒熱到一定程度就會成為水，如果繼續(xù)燒熱，就會成 為氣態(tài)，如果將氣態(tài)繼續(xù)燒熱呢？為氣態(tài)，如果將氣態(tài)繼續(xù)燒熱呢？ 如果將其燒熱到幾千度高溫呢？這樣氣體的原子如果將其燒熱到幾千度高溫呢？這樣氣體的原子 就會拋掉自身的電

10、子，就會拋掉自身的電子，這樣氣這樣氣體就會發(fā)生電離現(xiàn)象，體就會發(fā)生電離現(xiàn)象， 物理學家把這種電離化物理學家把這種電離化氣體叫氣體叫做等離子態(tài)。在宇宙中做等離子態(tài)。在宇宙中 大部分發(fā)光星球的內(nèi)部與我們周圍的燈管里或極光還大部分發(fā)光星球的內(nèi)部與我們周圍的燈管里或極光還 有彗星的尾巴里都有等離子態(tài)。有彗星的尾巴里都有等離子態(tài)。 超固態(tài)也是物質(zhì)的一種形態(tài)，超固態(tài)的密度很大，超固態(tài)也是物質(zhì)的一種形態(tài)，超固態(tài)的密度很大， 大約是水的大約是水的36003600萬倍萬倍 幾億倍，這是因為原子核與電子幾億倍，這是因為原子核與電子 緊緊連在一起，原子都連在一起，是原子間不再有什緊緊連在一起，原子都連在一起，是原子

11、間不再有什 么縫隙。么縫隙。 在宇宙中存在著一種星球叫做白矮星，它是由與在宇宙中存在著一種星球叫做白矮星，它是由與 太陽體積基本相同的一些恒星晚年塌縮而形成的，體太陽體積基本相同的一些恒星晚年塌縮而形成的，體 積約和地球一樣大。它的內(nèi)部就有超固態(tài)物質(zhì)。積約和地球一樣大。它的內(nèi)部就有超固態(tài)物質(zhì)。 同學們可以試想一下，如果給超固態(tài)再次施加壓同學們可以試想一下，如果給超固態(tài)再次施加壓 力會出現(xiàn)什么狀況。力會出現(xiàn)什么狀況。 會出現(xiàn)中子態(tài)，而什么事中子態(tài)呢？如果原子在會出現(xiàn)中子態(tài)，而什么事中子態(tài)呢？如果原子在 承受壓力，原子核就會承受壓力，原子核就會被迫解散被迫解散兒質(zhì)子和電子會吸在兒質(zhì)子和電子會吸在 一起，成為不帶電