构成物质的基本粒子——分子、原子、离子有何异同?他们之间有什么关系?
1.分子是独立存在而保持物质化学性质的最小粒子.
分子有一定的大小和质量;分子间有一定的间隔;分子在不停的运动;分子间有一定的作用力;分子可以构成物质,分子在化学变化中还可以被分成更小的微粒:原子.
同种分子性质相同,不同种分子性质不同.最小的分子是氢分子的同位素,是没有中子的氢分子,称为氕,质量是1.大的分子其相对分子质量可高达几百万以上.相对分子质量在数千以上的分子叫做高分子.分子是组成物质的微小单元,它是能够独立存在并保持物质原有的一切化学性质的最小微粒.分子一般由更小的微粒原子组成.按照组成分子的原子个数可分为单原子分子,双原子分子及多原子分子;按照电性结构可分为有极分子和无极分子.不同物质的分子其微观结构,形状不同,分子的理想模型是把它看作球型,其直径大小为10-10m数量级.分子质量的数量级约为10-26千克
2.1.英文:atom
原子是人类最经典的、使用最为广泛的基本假设.原子的假设,可用来精确的解释物理学中力学、热力学、光学、量子力学、统计力学等等几乎物理方方面面的问题,以及同为自然科学的生物学(用物理学家的眼光看,一切生物过程都是原子的运动)、化学(化学可以使用量子力学等解释)等等,在未来,或许会延伸到各个学科.
原子的假设建立时是基于人类直观的感觉-物质的粒子性.但在物质波动性上也可以神奇地找到它的影子.也许就是因为原子的假设,使物理学有现在这样辉煌的成果.
原子可看作地球一样大的体育馆里的一颗乒乓球(原子半径的数量级在10的-10次方),研究原子的方法也好比在这个体育馆里放置10的23次方以上的乒乓球,并且让这些球不停地跳动起来.
原子核是由质子和中子构成,更外层有电子围着原子核高速转动.
原子是构成自然界各种元素的基本单位,由原子核和核外轨道电子(又称束缚电子或绕行电子)组成.原子的体积很小,直径只有10的-8次cm,原子的质量也很小,如氢原子的质量为1.673 56*10的-24g,而核质量占原子质量的99%以上.原子的中心为原子核,他的直径比原子的直径小很多.
原子核带正电荷,束缚电子带负电荷,两者所带电荷相等,符号相反,因此,原子本身呈中性.束缚电子按一定的轨道绕原子核运动,当原子吸收外来能量,使轨道电子脱离原子核的吸引而自由运动时,原子便失去电子而显电性,成为离子.
原子是构成元素的最小单元,是物质结构的一个层次.原子一词来自希腊文,“意思是不可分割的.”公元前4世纪,古希腊物理学家德谟克利特提出这一概念,并把它当作物质的最小单元,但是差不多同时代的亚里士多德等人却反对这种物质的原子观,他们认为物质是连续的,这种观点在中世纪占优势,但随着科学的进步和实验技术的发展,物质的原子观在16世纪之后又为人们所接受,著名学者伽利略、笛卡儿、.牛顿等人都支持这种观点.著名的俄国化学家门捷列夫所发现的周期律指出各种化学元素的原子间相互关联的性质是建立原子结构理论时的一个指导原则.从近代物理观点看,原子只不过是物质结构的一个层次,这个层次介于分子和原子核之间.
3. ion
基本概念
离子是原子或原子团由于得失电子而形成的带电微粒.
原子是由原子核和核外电子组成,原子核带正电荷,绕核运动的电子则带相反的负电荷.原子的核电荷数与核外电子数相等,因此原子显电中性.如果原子从外获得的能量超过某个壳层电子的结合能,那么这个电子就可脱离原子的束缚成为自由电子.一般最外层电子数较少的原子、或半径较大的原子,较易失去电子;反之,则较易获得电子.当原子的最外层电子轨道达到饱和状态(第一周期元素2个壳层电子、第二第三周期元素8个电子)时,性质最稳定.
分类
当原子得到一个或几个电子时,核外电子数多于核电荷数,从而带负电荷,称为阴离子.
当原子失去一个或几个电子时,核外电子数少于核电荷数,从而带正电荷,称为阳离子.
(络离子是指由某些分子、原子或阳离子通过配位键与电中性分子或阴离子形成的复杂离子,例如水合离子.络离子本身可以属于阳离子或阴离子.)
发现简史
1887年,28岁的阿仑尼乌斯在前人研究的基础上提出了电离理论.但他的导师,著名科学家塔伦教授不认同他的观点,严厉抨击了他的论文,结果电离学说在数年后才受到公认.阿仑尼乌斯荣获1903年诺贝尔化学奖.
后来物理学家德拜对离子作了进一步研究并获得1936年诺贝尔化学奖.
相关属性
在化合物的原子间进行电子转移而生成离子的过程称为电离,电离过程所需或放出的能量称为电离能.电离能越大,意味着原子越难失去电子.
离子化合物,即阴、阳离子间以离子键组成的化合物,如可溶于水的酸、碱、盐,当在水中溶解并电离时,恒定条件下,处于离子状态的比例和处于分子状态的比例达到动态平衡,称为离子平衡.
等离子态与气体放电
在绝对温度不为零的任何气体中都有一定数量的原子被电离.在气体放电过程中以及受控聚变装置产生的高温等离子体中,有大量的工作气体原子和杂质原子被剥离了最外层电子,成为离子.例如氧原子,若失去一个电子记作OⅡ,若失去两电子记作OⅢ,以此类推.
阴离子
半径越小的原子其吸收电子的能力也就越强,就越容易形成阴离子,非金属性就越强. 非金属性最强元素是氟
量子能量子是什么?粒子和基本粒子又是什么?它们之间有什么关系
粒子(particle)指能够以自由状态存在的最小物质组分.最早发现的粒子是电子和质子,1932年又发现中子,确认原子由电子、质子和中子组成,它们比起原子来是更为基本的物质组分,于是称之为基本粒子.以后这类粒子发现越来越多,累计已超过几百种,且还有不断增多的趋势;此外这些粒子中有些粒子迄今的实验尚未发现其有内部结构,有些粒子实验显示具有明显的内部结构.看来这些粒子并不属于同一层次,因此基本粒子一词已成为历史,如今统称之为粒子.
粒子:能够以自由状态存在最小物质组分.最早发现的粒子是电子和质子,目前已发现的粒子累计超过几百种.粒子简介 需要说明的是,粒子并不是像中子、质子等实际存在的具体的物质,而是它们的统称,是一种模型理念.就好比说“动物”,有狮子、老虎等,但并没有“动物”这种生物,所以“动物”一词是一个统称,“粒子”也一样.
离子是指原子由于自身或外界的作用而失去或得到一个或几个电子使其达到最外层电子数为8个或2个的稳定结构.这一过程称为电离.电离过程所需或放出的能量称为电离能.与分子、原子一样,离子也是构成物质的基本粒子.
原子(atom)指化学反应的基本微粒,原子在化学反应中不可分割.原子直径的数量级大约是10^-10m.原子质量极小,且99.9%集中在原子核.原子核外分布着电子电子跃迁产生光谱,电子决定了一个元素的化学性质,并且对原子的磁性有着很大的影响.所有质子数相同的原子组成元素,每一种元素至少有一种不稳定的同位素,可以进行放射性衰变.
电子是构成原子的基本粒子之一,质量极小,带负电,在原子中围绕原子核旋转.不同的原子拥有的电子数目不同,例如,每一个碳原子中含有6个电子,每一个氧原子中含有8个电子.能量高的离核较远,能量低的离核较近.通常把电子在离核远近不同的区域内运动称为电子的分层排布.
首先,要弄清这个问题,我们要先弄清楚量子、能量子、基本、粒子和基本粒子的概念。
量子:
量子是可以表示某物质和物理量特性的最小单元,而不是指的一种特别的物质。一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位,则这个物理量是量子化的,并把最小单位称为量子,可见,量子只是最小单位的称呼,它不是单位,也不是一种物质。
能量子:
德国科学家普朗克在做:带电粒子的能量的黑体辐射实验时,发现:如果用连续性来解释带电粒子的能量时,计算出来的数据总是和实验得出的数据对不上,只有用粒子性(量子性)来解释带电粒子的能量时,计算得出的数据才能和实验得出的数据对得上。并且,普朗克还得出了一个结论,就是:带电粒子的能量只能是一个最小能量值h的整数倍,h 6.6260693(11) 10^-34 J·s,单位是焦(J)。后来,这个h被人成为普朗克常数。而每一份能量子等于hν,其中ν为辐射电磁波的频率。
粒子和基本粒子:最初发现的原子就属于粒子,原子起初被认为是以自由状态存在的最小物质组成部分,但后来人们发现原子还包含了质子、中子和电子,其中电子不可以再分,被称为基本粒子。粒子其实有很多种,除了质子、中子、电子和原子是粒子,还有介子,夸克、轻子……目前还在不断发现中。
其中,质子和中子可以说是由其它基本粒子组成的。质子可以再分成夸克和胶子,中子可以再分成两个下夸克和一个上夸克。
为什么叫粒子物理标准模型图,而不叫基本粒子物理标准模型图呢?结尾会说到。
目前,科学家还观测到,电子还可再分为空穴子、自旋子和轨道子。
其实,基本粒子一词已成为 历史 。因为,科学在不断进步中,今天的基本粒子粒子,有可能明天就只是粒子了。就好像上面的电子,已经发现了可再分一样。
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