【中英雙語】物質(zhì)之謎—尋找元素（共三集）
- 定義
- 元素
- 日常生活中表示一個(gè)事物的組成部分
- 原子構(gòu)成一般物質(zhì)的最小單位，稱為元素
- 分子（化學(xué)術(shù)語）
- 由組成的原子按照一定的鍵合順序和空間排列而結(jié)合在一起的整體，這種鍵合順序和空間排列關(guān)系稱為分子結(jié)構(gòu)。由于分子內(nèi)原子間的相互作用
- 原子（atom）
- 定化學(xué)反應(yīng)不可再分的基本微粒
- 萬物皆由原子構(gòu)成
- 構(gòu)成：原子由原子核和繞核運(yùn)動(dòng)的電子組成。
- 原子在化學(xué)反應(yīng)中不可分割，但在物理狀態(tài)中可以分割。
- 已知的元素有118種
- 古代原子論發(fā)展：
- 古代原子論 哲學(xué)論：世界由很小的原子組成
- 古希臘留基伯，討論人與自然的關(guān)系
- 中國墨子，討論人與人的關(guān)系
- 印度大雄，討論人與神的關(guān)系
- 煉金術(shù)近代化學(xué)的雛形
- 煉金術(shù)目的：點(diǎn)石成金，或煉制丹藥
- 近代原子學(xué)說
- 燃素說
- 德國醫(yī)生斯塔爾提出，認(rèn)為物質(zhì)在空氣中燃燒是物質(zhì)失去燃素，空氣得到燃素的過程
- *燃素指火元素，亞里士多德將元素分為：水、氣、火、土
- 但是燃素說始終難以解釋金屬燃燒之后變重這個(gè)問題
- 約瑟夫·普里斯特利
- 1733～1804，英國人
- 發(fā)現(xiàn)氧元素
- 1774年，他用大凸透鏡，把陽光聚焦起來，加熱氧化汞,用排水集氣法收集產(chǎn)生的氣
- 他發(fā)現(xiàn)這種氣體對(duì)蠟燭有助燃作用
- 安托萬-洛朗·拉瓦錫
- 1743年8月26日～1794年5月8日，法國人，現(xiàn)代化學(xué)之父，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量守恒定律
- 氧化學(xué)說：燃燒的本質(zhì)是物體與氧的化合
- 鐘罩實(shí)驗(yàn)
- 拉瓦錫把少量的汞（水銀）放在密閉的容器里，連續(xù)加熱達(dá)十二天之久，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有一部分銀白色的液態(tài)汞變成了紅色的粉末，同時(shí)容器里的空氣的體積差不多減少了五分之一。拉瓦錫研究了剩余的那部分空氣，發(fā)現(xiàn)這部分空氣既不能供給人類及動(dòng)物呼吸來維持人類及動(dòng)物的生命，也不能支持可燃物的燃燒，他誤認(rèn)為這些氣體都是氮?dú)猓ɡ∥脑馐恰安荒芫S持生命”）。拉瓦錫再把汞表面上所生成的紅色粉末（現(xiàn)已證明是氧化汞）收集起來，放在另一個(gè)較小的容器里經(jīng)過強(qiáng)熱后，得到了汞和氧氣，而且氧氣的體積恰好等于原來密閉容器里所減少的空氣的那部分體積。
- 徹底推翻了燃素說
- 質(zhì)量守恒定律 拉瓦錫稱為：物質(zhì)不滅定律
- 物理化學(xué)定律）一般指物質(zhì)守恒定律（自然界的基本定律之一）
- 在任何與周圍隔絕的物質(zhì)系統(tǒng)（孤立系統(tǒng)）中，不論發(fā)生何種變化或過程，其總質(zhì)量保持不變
- 提出化學(xué)命名法
- 1789年初版《化學(xué)基本論述》
- 亨利·卡文迪什
- 1731年10月10日～1810年2月24日，英國人
- 發(fā)現(xiàn)氫元素
- 卡文迪什在一次實(shí)驗(yàn)中，將鐵片放入掉入鹽酸中，發(fā)現(xiàn)鹽酸溶液產(chǎn)生氣體
- 收集這種氣體發(fā)現(xiàn)，不能使蠟燭助燃，也不能幫助動(dòng)物呼吸
- 與空氣混合后點(diǎn)燃會(huì)發(fā)生爆炸；與氧氣化合生成水。
- 拉瓦錫將這種氣體命名為Hydrogen，意思能產(chǎn)生水
- 漢弗里·戴維
- 1778年12月17日～1829年5月29日，英國人
- 氣體實(shí)驗(yàn)
- 自己吸入一氧化二氮（笑氣），以證明它的刺激性麻醉效果
- 利用電解法發(fā)現(xiàn)新元素
- 電解法是利用直流電進(jìn)行氧化還原反應(yīng)的方法，原理是電流通過物質(zhì)而引起化學(xué)變化，該化學(xué)變化是物質(zhì)失去或獲得電子（氧化或還原）的過程
- 1800年意大利物理學(xué)家伏特，發(fā)明了世界上第一塊電池，當(dāng)時(shí)稱作“電堆”。他把金屬條浸入強(qiáng)酸溶液中時(shí)，他發(fā)現(xiàn)在兩個(gè)金屬條間產(chǎn)生了穩(wěn)定而又強(qiáng)勁的電流。他又用不同的金屬進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)銅和鋅是最合適的金屬，并發(fā)明了伏特電池，而伏特電池即為原電池的原型
- 1800年英國的威廉·尼科爾森和卡里斯?fàn)柌捎梅仉姵仉娊馑@得成功，分解出氫氣，氧氣
- 電既然能分解水，那么對(duì)于鹽溶液、固體化合物會(huì)產(chǎn)生什么作用呢？他開始研究各種物質(zhì)的電解作用
- 光譜分析法（用光譜儀用于鑒定新元素）
- 定義：光譜分析法是根據(jù)物質(zhì)的光譜來鑒別物質(zhì)及確定其化學(xué)組成和相對(duì)含量的方法
- 光譜
- 定義：光經(jīng)過色散系統(tǒng)（如棱鏡）后，被色散開的單色光按波長（或頻率）大小而依次排列的圖案，全稱為光學(xué)頻譜
- 光譜的起源：1666年牛頓次進(jìn)行了三棱鏡實(shí)驗(yàn)。他在暗室中引入一束太陽光，讓它通過三棱鏡投射到墻上，在墻上形成了紅、橙、黃、綠、蘭、靛、紫七種顏色的光
- 分光鏡、夫瑯禾費(fèi)線：夫瑯禾費(fèi)（約瑟夫·馮·夫瑯和費(fèi) 1787-1826年 德國人）改進(jìn)牛頓三棱鏡實(shí)驗(yàn)，讓太陽光通過一條窄縫（平行光管），再通過三棱鏡，通過凸透鏡做了一個(gè)窺管觀察光譜，發(fā)現(xiàn)太陽光譜中有許多黑線,他用字母A、B、C、D、E、F、G把其中最主要的線標(biāo)上了代號(hào)。觀察的儀器就是分光鏡，黑線為夫瑯禾費(fèi)線
- 現(xiàn)在物理學(xué)課分光鏡
- 夫瑯禾費(fèi)線
- 光譜儀
- 羅伯特·威廉·本生和古斯塔夫·羅伯特·基爾霍夫
- 本生1811～1899德國人，古斯塔夫·羅伯特·基爾霍夫1824年3月12日～1887年10月17日德國人
- 本生燈
- 定義：煤氣為燃料的加熱器具，燃燒效率高，可以調(diào)節(jié)火焰的大小和溫度，產(chǎn)生污染小現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室還在使用
- 1854年，漢堡市開辦了煤氣工廠
- 在本生燈發(fā)明前，所用煤氣燈的火焰很明亮，但溫度不高，還燃黑煙，是因煤氣燃燒不完全造成的
- 本生將其改進(jìn)為噴嘴下面開一個(gè)小孔，先讓煤氣和空氣在燈內(nèi)充分混合，從而使煤氣燃燒完全，得到無顏色高溫火焰
- 在本生燈無色火焰的灼燒下，金屬及其鹽類能產(chǎn)生各種特征顏色，即發(fā)生焰色反應(yīng)，本生經(jīng)常用這種分析方法來鑒別各種金屬
- 光譜儀的由來
- 光譜儀
- 本生和基爾霍夫?qū)⒙然c放在本生燈的火焰上時(shí)，分光鏡中出現(xiàn)了兩條黃色的譜線，實(shí)驗(yàn)各種鈉鹽都是黃色譜線；
- 接著實(shí)驗(yàn)了鉀鹽、鋰鹽、鍶鹽，譜線的顏色分別是紫色、紅色、藍(lán)色
- 鈉鹽的黃色譜線正對(duì)夫瑯禾費(fèi)線D的位置，進(jìn)一步證明了，太陽有鈉元素。
- 約翰·道爾頓
- 1766年9月6日～1844年7月27日，英國人
- 原子論
- 1803年，他繼承古希臘樸素原子論和牛頓微粒說，提出原子論
- 化學(xué)元素由不可分的微?！訕?gòu)成，他認(rèn)為原子在一切化學(xué)變化中是不可再分的最小單位。
- 同種元素的原子性質(zhì)和質(zhì)量都相同，不同元素原子的性質(zhì)和質(zhì)量各不相同，原子質(zhì)量是元素基本特征之一。
- 不同元素化合時(shí)，原子以簡單整數(shù)比結(jié)合。推導(dǎo)并用實(shí)驗(yàn)證明倍比定律。如果一種元素的質(zhì)量固定時(shí)，那么另一元素在各種化合物中的質(zhì)量一定成簡單整數(shù)比。
- 測定相對(duì)原子量
- 測定方法：道爾頓假設(shè)，原子在組成化合物時(shí)，原子總是以最簡單的形式化合，即最簡原則
- 當(dāng)兩種元素A和B只知道有一種化合物時(shí)，就假定它是二元化合物AB;
- 如果有兩種化合物存在，就假定它們是二元化合物AB（A+B）和三元化合物AB2（A+2B）或A2B（2A+B）。
- 如果觀察到有三種化合物，就假定一種是二元化合物AB（A+B），另外兩種是三元化合物AB2（A+2B）和A2B（2A+B）。
- 余此類推……，這樣一來，水是HO，氨是NH。
- 將最輕的氫元素原子量定為 1，之后發(fā)表第一張?jiān)恿勘?/li>
- 化學(xué)性質(zhì)和原子量
- 化學(xué)性質(zhì)
- 定義：物質(zhì)在化學(xué)變化中表現(xiàn)出來的性質(zhì)。如所屬物質(zhì)類別的化學(xué)通性：酸性、堿性、氧化性、還原性、熱穩(wěn)定性及一些其它特性。化學(xué)性質(zhì)與化學(xué)變化是任何物質(zhì)所固有的特性，如氧氣這一物質(zhì)，具有助燃性為其化學(xué)性質(zhì)
- 化學(xué)家很早就發(fā)現(xiàn)某些元素彼此相似，就像家庭成員一樣，它們常常和相同的物質(zhì)產(chǎn)生類似的反映
- 德貝賴納，1780年12月 13日～1849年3月24日，德國人
- 德貝賴納發(fā)現(xiàn)有幾個(gè)相似的元素組：①鋰、鈉、鉀。②鈣、鍶、鋇。③氯、溴、碘。④硫、硒、碲。⑤錳、鉻、鐵。同組元素的性質(zhì)相似，中間元素的化學(xué)性質(zhì)介于前后兩個(gè)元素之間，它的原子量也差不多是前后兩個(gè)元素的平均值
- 八音律表
- 紐蘭茲，1837～1898，英國人，從小受母親的影響愛好音樂
- 1865年，紐蘭茲把當(dāng)時(shí)已知的62種元素按相對(duì)原子質(zhì)量由小到大的順序排列，發(fā)現(xiàn)從任意一種元素算起，每當(dāng)排列到第八種元素時(shí)就會(huì)出現(xiàn)性質(zhì)跟第一個(gè)元素相似的情況，猶如八度音階一樣，他把這個(gè)規(guī)律叫做"八音律"。
- 德米特里·伊萬諾維奇·門捷列夫
- 1834年2月7日～1907年2月2日，俄國人
- 門捷列夫元素周期表
- 門捷列夫基于前人化學(xué)性質(zhì)和原子量關(guān)系的研究，按照他經(jīng)常玩的將花色和數(shù)字排列好的撲克游戲，兩種遞增順序構(gòu)建二維空間，一邊是原子量的增加，一邊是元素化學(xué)性質(zhì)之間的關(guān)系，將當(dāng)時(shí)63種元素排列制作元素周期表
- 1869年，他發(fā)表了第一張?jiān)刂芷诒?，同?月，他委托N.A.緬舒特金在俄羅斯化學(xué)會(huì)上宣讀了論文“元素屬性和原子量的關(guān)系”，闡述了周期律的基本要點(diǎn)：
- 將元素按照原子量大小順序排列起來，在性質(zhì)上呈現(xiàn)明顯的周期性。
- 原子量的大小決定元素的特性。
- 應(yīng)該預(yù)料到許多未知元素的被發(fā)現(xiàn)。
- 當(dāng)知道了某元素的同類元素后，有時(shí)可以修正該元素的原子量。
- 天然放射性的發(fā)現(xiàn)
- 安東尼·亨利·貝克勒爾，1852～1908年，法國人
- 1896年3月，貝克勒爾發(fā)現(xiàn)，將雙氧鈾硫酸鉀鹽包在黑紙中也能再在照片底片上形成圖像。
- 天然放射性的發(fā)現(xiàn)打開了微觀世界的大門，為原子核物理學(xué)和粒子物理學(xué)的誕生和發(fā)展奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
- 瑪麗·居里
- 1867年11月7日～1934年7月4日，波蘭人，丈夫皮埃爾·居里，1859年5月15日～1906年4月19日，法國人
- 放射線
- 瑪麗選擇繼續(xù)研究貝克勒爾的發(fā)現(xiàn)。一是因?yàn)楫?dāng)時(shí)研究這個(gè)項(xiàng)目的人很少，二是因?yàn)檫@種射線用很小的電量能讓空氣導(dǎo)電，瑪麗和丈夫正好有測量微電流的工具，石英晶體壓電秤
- 壓電效應(yīng)
- 皮埃爾與他哥哥雅克·保羅。他們倆人共同發(fā)現(xiàn)了一些晶體在某一特定方向上受壓時(shí)，在它們的表面上會(huì)出現(xiàn)正或負(fù)電荷，這些電荷與壓力的大小成正比，而當(dāng)壓力排除之后電荷也消失。
- 定義：某些電介質(zhì)在沿一定方向上受到外力的作用而變形時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的兩個(gè)相對(duì)表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。
- 放射線實(shí)驗(yàn)過程
- 瑪麗用石英晶體的壓電效應(yīng)，測量空氣電離產(chǎn)生的電離電流，對(duì)放射性的強(qiáng)度進(jìn)行定性測量，獲得了大量精確的數(shù)據(jù)。
- 瑪麗找來各種礦石和化學(xué)物品做試驗(yàn)。到1898年，她得到初步結(jié)論：絕大多數(shù)材料的電離電流都比較小，但瀝青鈾礦石、氧化釷和輝銅礦石(內(nèi)含磷酸鈾)會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的電離電流
- 發(fā)現(xiàn)釷也是一種放射性元素
- 發(fā)現(xiàn)瀝青鈾礦石和輝銅礦石比純鈾的活性還強(qiáng)得多。于是瑪麗認(rèn)為，這些礦石中可能含有比鈾活潑得多的元素。
- 釙、鐳元素的發(fā)現(xiàn)
- 瀝青礦化學(xué)實(shí)驗(yàn)，打碎礦石，依靠各種離方法將瀝青礦分解成不同的化學(xué)元素，剔除掉不能放射的物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)瀝青礦中兩種放射性元素，率先發(fā)現(xiàn)的一種，用瑪麗祖國的名字命名為釙
- 從瀝青礦中分解出的鋇鹽比釙還強(qiáng)，化學(xué)性質(zhì)卻完全不同的一種放射物質(zhì)
- 歷經(jīng)4年，居里夫婦從八噸礦渣中提取出了0.1克的純凈新元素，他們把它命名為鐳(Radium)。
- 發(fā)光的元素
- 瑪麗在未開燈的漆黑房間，看到鐳元素在發(fā)光
- 放射性是原子本身不穩(wěn)定的標(biāo)志，
- 當(dāng)時(shí)科學(xué)家認(rèn)為原子不可分，是構(gòu)成物質(zhì)的最小單位，但是如果放射性是原子分裂產(chǎn)生，那原子里肯定還有更小的部分
- 原子的構(gòu)成
- 約瑟夫·約翰·湯姆遜
- 1856年12月18日～1940年8月30日，英國人
- 陰極射線實(shí)驗(yàn) 電子的發(fā)現(xiàn)
- 1897年，英國劍橋大學(xué)卡文迪許實(shí)驗(yàn)室的約瑟夫·約翰·湯姆森重做了赫茲的實(shí)驗(yàn)。使用真空度更高的真空管和更強(qiáng)的電場，他觀察出負(fù)極射線的偏轉(zhuǎn)，并計(jì)算出負(fù)級(jí)射線粒子（電子）的質(zhì)量-電荷比例
- 電子：是最早發(fā)現(xiàn)的基本粒子，是電量的最小單元
- 歐內(nèi)斯特·盧瑟福
- 1871年8月30日～1937年10月19日，英國人，原子核物理學(xué)之父
- JJ湯姆森提出了微小的帶負(fù)電荷的電子，但是同時(shí)有兩個(gè)問題
- 原子是中性的，意味著原子本身帶正電荷來抵消負(fù)電荷
- 電子比原子小很多，那電子分布在哪里？
- α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出原子核式結(jié)構(gòu)模型，質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)
- 鐳元素衰變會(huì)釋放出帶正電的阿爾法粒子，盧瑟福將一束阿爾法粒子瞄準(zhǔn)一塊超薄金箔，大多數(shù)時(shí)候阿爾法粒子會(huì)直接穿過去，但有些粒子會(huì)反彈回來
- 這意味著原子大部分是空心的，但其中心密度極大，極為堅(jiān)硬，如果原子的正電荷和它的大幅部分質(zhì)量都集中在這個(gè)很小的中央核心，原子會(huì)讓大部分粒子直接穿過，但會(huì)排斥任何靠近中心的正電荷
- 質(zhì)子：原子中帶正電的粒子
- 馬克斯·普朗克
- 1858年～1947年，德國人，量子力學(xué)的奠基人之一
- 量子理論
- 在19世紀(jì)末和20世紀(jì)初，人們?cè)谘芯康墓庾V時(shí)發(fā)現(xiàn)，原子發(fā)出或吸收光的頻率和能量是離散的，而不是連續(xù)的，這被稱為光譜線。這些光譜線的出現(xiàn)說明了原子內(nèi)部存在著不同的能級(jí)，而電子在這些能級(jí)之間躍遷時(shí)會(huì)吸收或放出特定頻率的光子，從而產(chǎn)生特定的光譜線。這個(gè)現(xiàn)象的出現(xiàn)，意味著原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在離散的能量狀態(tài)，而不是連續(xù)的。
- 定義：能量是由一系列離散的量子組成的，而非連續(xù)的。這些能量量子的大小與頻率成正比
- 尼爾斯·玻爾
- 1885年10月7日～1962年11月18日，丹麥人
- 玻爾原子模型
- 根據(jù)普朗克的量子理論，原子內(nèi)的電子只能在特定的能級(jí)上存在，每個(gè)能級(jí)對(duì)應(yīng)著一個(gè)特定的能量。當(dāng)一個(gè)電子從一個(gè)能級(jí)躍遷到另一個(gè)能級(jí)時(shí)，會(huì)發(fā)射或吸收一個(gè)量子的電磁輻射（即光子），其頻率與躍遷前后的能級(jí)差值有關(guān)。
- 玻爾將馬克斯·普朗克所提出的量子理論運(yùn)用于盧瑟福所提出的模型，構(gòu)建了具有突破性的玻爾模型
- 玻爾原子模型假設(shè)：原子由一個(gè)核和若干個(gè)電子組成，電子繞核運(yùn)動(dòng)并只存在于特定的軌道上，這些軌道對(duì)應(yīng)著不同的能量級(jí)別。當(dāng)電子從一個(gè)能級(jí)躍遷到另一個(gè)能級(jí)時(shí)，會(huì)吸收或發(fā)射一個(gè)能量與頻率成正比的光子，從而產(chǎn)生特定的光譜線。
- 明確了原子外層的電子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，并提出每種元素化學(xué)性質(zhì)在很大程度上取決于外層電子的數(shù)量
- 威廉·康拉德·倫琴
- 1845年3月27日～1923年2月10日，德國人
- 1895倫琴發(fā)現(xiàn)X射線
- X射線，是一種頻率極高，波長極短、能量很大的電磁波。
- X射線同光一樣，有散射和折射現(xiàn)象，但是最終的圖像不是彩虹，而是在照片上形成了對(duì)稱的斑點(diǎn)圖案
- 亨利·格溫·杰弗里·莫塞萊
- 1887年11月23日～1915年8月10日，英國人
- X射線晶體衍射實(shí)驗(yàn)
- 莫塞萊將X射線射向化學(xué)元素（大部分是金屬），并將衍射圖案投影到熒屏或照相底片上，然后對(duì)衍射圖案進(jìn)行測量和分析
- 莫斯利在研究X射線譜時(shí)，發(fā)現(xiàn)不同元素的K譜線有著規(guī)律的位移，這些斑點(diǎn)的位置和強(qiáng)度取決于晶體的結(jié)構(gòu)和原子的排列方式，因此可以用來研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和組成。
- 這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以真正區(qū)分不同的元素并把他們按恰當(dāng)?shù)捻樞蚺帕?/li>
- 為元素周期表的進(jìn)一步發(fā)展提供了重要的指導(dǎo)。
- 原子序數(shù)：
- 根據(jù)衍射圖案的規(guī)律，莫斯利發(fā)現(xiàn)了原子序數(shù)的概念，即元素的化學(xué)性質(zhì)與其原子核中正電荷數(shù)（即質(zhì)子數(shù)）有關(guān)
- 定義：元素原子核中質(zhì)子的數(shù)量，它決定了元素在元素周期表中的位置，也是元素的一個(gè)基本特征
- 現(xiàn)代元素周期表就是按原子序數(shù)排列
- 莫斯利定律：即元素的X射線譜線位移的平方根與其原子序數(shù)成正比
- X射線光譜儀的應(yīng)用
- 亨利·莫斯萊正是利用X射線光譜儀，發(fā)現(xiàn)了多種新元素，包括鍶、鋇和銫等，他的發(fā)現(xiàn)極大地推動(dòng)了化學(xué)元素的研究和周期表的發(fā)展。
- 在光譜分析法的改進(jìn)基礎(chǔ)上，X射線光譜儀增加了新元素的鑒定作用
- 元素周期表
- 定義：根據(jù)元素原子核電荷數(shù)從小至大排序的化學(xué)元素列表
- 周期：把電子層數(shù)相同的元素，按原子序數(shù)遞增的順序從左到右排成橫行，這樣每個(gè)橫行為一個(gè)周期。 現(xiàn)在使用的元素周期表有7個(gè)周期
- 族：每個(gè)族中元素都有相同數(shù)量的最外層電子，這些元素的原子結(jié)構(gòu)和化學(xué)行為相似
- 元素周期律是自然科學(xué)的基本規(guī)律，也是無機(jī)化學(xué)的基礎(chǔ)。
- 創(chuàng)造新元素
- 中子的發(fā)現(xiàn)
- 詹姆斯·查德威克 1891年10月20日～1974年7月24日 英國人
- 查德威克于1932年發(fā)現(xiàn)。在那個(gè)時(shí)期，科學(xué)家們已經(jīng)知道原子由帶正電荷的質(zhì)子和帶負(fù)電荷的電子組成，但他們認(rèn)為原子核只包含質(zhì)子。
- 查德威克在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，將查德威管（或稱作粒子室）這個(gè)裝置中充滿了氫氣，并在中央設(shè)置了一個(gè)細(xì)小的金屬箔。他使用一個(gè)放射源產(chǎn)生α粒子束，并將其射向氫氣氣體中的金屬箔。在這個(gè)過程中，一些α粒子會(huì)與氫原子核相互作用，從而發(fā)生碰撞。通過觀察碰撞產(chǎn)生的軌跡，查德威發(fā)現(xiàn)一些碰撞產(chǎn)生的軌跡比質(zhì)子更彎曲，這表明有一些粒子在碰撞過程中受到了額外的力，而這種力可能來自于一個(gè)未知的、帶有質(zhì)量的粒子。因此，查德威認(rèn)為，這種帶有質(zhì)量的粒子就是中子。
- 定義：中子是構(gòu)成原子核的一種基本粒子，它不帶電，具有與質(zhì)子相近的質(zhì)量，因此在原子核中起到維持核的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性的作用
- *電子、質(zhì)子、中子質(zhì)量的測量
- 電子質(zhì)量：湯姆遜通過陰極實(shí)驗(yàn)，測量電子的彎曲軌跡和偏轉(zhuǎn)量，使用磁場對(duì)電子進(jìn)行偏轉(zhuǎn)和定向，計(jì)算出了電子的電荷質(zhì)比即電子帶有的電荷和質(zhì)量之比
- 質(zhì)子質(zhì)量：
- 盧瑟福的金箔散射實(shí)驗(yàn)提供了質(zhì)子的質(zhì)量估計(jì)值，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，盧瑟福提出了"盧瑟福散射公式"，該公式描述了α粒子和原子核的散射角度與核電荷的關(guān)系。
- 根據(jù)經(jīng)典力學(xué)，可以得到α粒子和質(zhì)子之間的庫侖力，即電荷之間的作用力。然后，通過觀察α粒子在金箔上的散射角度，可以確定核的尺寸和電荷。最后，將庫侖力和核尺寸代入盧瑟福散射公式，即可計(jì)算質(zhì)子的質(zhì)量。
- 盧瑟福估算出質(zhì)子的質(zhì)量大約是電子的2000倍
- 中子質(zhì)量：根據(jù)中子散射實(shí)驗(yàn)和能量動(dòng)量守恒，計(jì)算出質(zhì)子質(zhì)量的略微大約1%左右
- 中子的作用：在核物理和宇宙學(xué)中有重要作用
- 原子的分裂——核裂變
- 定義：核裂變是指一個(gè)原子核被撞擊或吸收中子后，分裂成兩個(gè)或更多的輕核的過程。
- 在核裂變過程中，一些質(zhì)量被轉(zhuǎn)化為能量，這種能量稱為核能。
- 發(fā)現(xiàn)
- 中子被發(fā)現(xiàn)后，科學(xué)家很快意識(shí)到，中子是比電子更好的轟擊原子核的粒子，因?yàn)橹凶硬粠щ?，?dāng)中子靠近原子核時(shí)不會(huì)被排斥 ，直接進(jìn)入原子核內(nèi)部
- 奧托·哈恩（ 1879～1968） 德國人
- 1938年，哈恩與弗里茨·斯特拉斯曼，他們用一種中子來轟擊鈾核時(shí)，發(fā)現(xiàn)：反應(yīng)不僅迅速強(qiáng)烈、釋放出很高的能量，而且鈾核分裂成為一些原子序數(shù)小得多的、更輕的物質(zhì)成分
- *核裂變反應(yīng)放出大量能量的原理
- 質(zhì)量缺失原理（mass deficit principle）。在核裂變反應(yīng)中，原子核被撞擊后會(huì)分裂成兩個(gè)較小的核，這兩個(gè)核的質(zhì)量之和比原來的核的質(zhì)量要小。這個(gè)質(zhì)量的差異以能量的形式釋放出來，即質(zhì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和熱能，導(dǎo)致反應(yīng)釋放出大量的能量。
- 作用
- 證實(shí)了愛因斯坦著名的質(zhì)能方程 E=mc2，即質(zhì)量和能量之間存在著等價(jià)關(guān)系，核裂變釋放的能量極其巨大，說明了能量可以從原子核中釋放出來。
- 開啟了人類利用核能的時(shí)代，對(duì)能源的發(fā)展和利用帶來了重大的影響。
- 核裂變是宇宙中能量轉(zhuǎn)換和物質(zhì)轉(zhuǎn)換的重要過程，核裂變的發(fā)現(xiàn)深刻地影響了宇宙學(xué)的發(fā)展。
- 回旋加速器
- 它是利用磁場和電場共同使帶電粒子作回旋運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)中經(jīng)高頻電場反復(fù)加速的裝置。
- 工作原理
- 恩利克·費(fèi)米
- 1901年9月29日～1954年11月28日 美國籍意大利人
- 超鈾元素概念的提出
- 費(fèi)米團(tuán)隊(duì)按照元素周期表的順序，從頭到尾地轟擊已知的各種元素
- 費(fèi)米在用中子轟擊鈾實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了比鈾元素輕的元素，這表明鈾核裂變產(chǎn)生的是比鈾元素輕的元素。同時(shí)他發(fā)現(xiàn)了一些放射性同位素，這些同位素的半衰期非常短，表明它們是非常不穩(wěn)定的元素。費(fèi)米認(rèn)為，這些非常不穩(wěn)定的元素是由鈾核裂變產(chǎn)生的，但它們很快就分解了，所以無法直接觀察到它們。費(fèi)米和他的團(tuán)隊(duì)將這些非常不穩(wěn)定的元素稱為"超鈾元素"，因?yàn)樗鼈兊脑有驍?shù)比鈾更大。這是他們首次提出超鈾元素存在的概念。
- 艾德 麥克米倫
- 1907年9月18日～1991年9月7日 美國人
- 93號(hào)元素 镎 第一個(gè)人工合成的元素
- 發(fā)現(xiàn)過程：1940年，麥克米倫用回旋加速器進(jìn)行了中子轟擊鈾元素的實(shí)驗(yàn)，被轟擊過的目標(biāo)鈾元素，經(jīng)過測量產(chǎn)生出超過預(yù)期的輻射量 ，這表明有一個(gè)反應(yīng)的產(chǎn)物根本沒有移動(dòng)，麥克米倫認(rèn)為反應(yīng)產(chǎn)物沒有移動(dòng)，因?yàn)樗绕渌槠睾芏?，鈾原子飛彈沒有分裂成更小的碎片，反而是鈾原子吸收了一個(gè)射入的中子，形成了質(zhì)子，如果是這樣，它將是一個(gè)全新的物質(zhì)。
- 菲力普·艾貝爾森 1913年4月27日～2004年1月8日美國人 麥克米倫在他的實(shí)驗(yàn)后，證明了這種新物質(zhì)，并將它命名镎
- 有了镎元素的發(fā)現(xiàn)，對(duì)元素的探索進(jìn)入了全新的領(lǐng)域，在這之前人們一直尋找自然界中的元素，但是從镎元素以后，科學(xué)家開始創(chuàng)造新元素，沒人直到元素周期表會(huì)延伸到何處
- 格倫·西奧多·西博格
- 1912年4月19日～1999年2月25日 美國人
- 94號(hào)元素 钚
- 背景
- 麥克米倫被征召參加美國備戰(zhàn)，西博格繼續(xù)94號(hào)元素的研究
- 二戰(zhàn)原因，愛因斯坦建議利用鈾裂變的能量制造原子彈
- 兩種同位素鈾，鈾-235 鈾-238，鈾-235中子數(shù)更少更容易裂變，但是它只占所有鈾元素總和的1/100
- 西博格要將不活躍的 鈾-238變成一種能夠分裂的新元素
- 鈾238被中子轟擊后有時(shí)會(huì)變成镎239，镎本身也有放射性
- 钚
- 西博格 用中子轟擊镎239，但是為了證明轟擊后的產(chǎn)物是一種新元素，需要制造出更多，以檢測化學(xué)性質(zhì)
- 經(jīng)過實(shí)驗(yàn)將它和已知元素區(qū)分開，1941年2月，證實(shí)了發(fā)現(xiàn)的是新元素，94號(hào)元素钚
- 證明钚的裂變能力
- 埃米利奧·吉諾·塞格雷 1905年2月1日-1989年4月22日 意大利裔美國人 同西博格一起做了這個(gè)實(shí)驗(yàn)
- 1941年3月，把钚樣品放在回旋加速器的中子路徑上，計(jì)數(shù)器顯示出了裂變沖擊能力，證實(shí)了，钚可以將鈾238變?yōu)榭闪炎兾镔|(zhì)
- 曼哈頓計(jì)劃
- 鏈?zhǔn)椒磻?yīng)
- 費(fèi)米團(tuán)隊(duì)制造了一個(gè)核反應(yīng)堆，芝加哥一號(hào)反應(yīng)堆進(jìn)入臨界狀態(tài)，以越來越快的速度釋放出能量和中子
- 原理：原子核一分為二，釋放出中子和能量，這些中子再與其他原子碰撞，產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)
- 1945年7月16日，第一次原子彈爆炸實(shí)驗(yàn)，原料就是钚，標(biāo)志著核時(shí)代的開啟
- 繼續(xù)合成發(fā)現(xiàn)新元素
- 戰(zhàn)后西博格團(tuán)隊(duì)又合成了新元素，在钚之后又合成了7種新元素，讓元素周期表重新排列
- 直至今日，世界各地的科學(xué)家在用西博格的方式合成發(fā)現(xiàn)新元素，到目前為止共有118種已知元素
- 結(jié)束語
- All of matter plants and starts,animals you and me,its all made of just three basic parts 'protons neutrons and electrons'mixed in different ratios what is the world made off
- ?
標(biāo)簽：
