近代原子模型

6.1.2　近代原子模型

随着科学实验的深入、技术的进步，以及一代又一代科学家的努力，人们对物质的认识渐渐地明确起来，并发生了认识上的飞跃，产生了近代的原子论。道尔顿于1803年在曼彻斯特的文学和哲学会的一次集会上讲述了他的原子论，主要论点如下：

(1)一切元素都由不可再分的微粒构成，这种微粒叫做原子。原子在一切化学变化中都保持它的不可再分性。

(2)同一元素的原子，各方面的性质，特别是质量，都完全相同，不同元素的原子质量不同。原子的相对质量(原子量)是每一种元素的特征性质。

(3)不同元素化合时，这些元素的原子按简单的整数比相化合。

1897年，英国科学家汤姆生(Thomson)发现了电子，打开了人们认识原子内部结构的大门。1898年，汤姆生提出了原子是个带正电的球，带负电荷的电子在原子中好像西瓜籽镶嵌在西瓜中；原子好似一块布满浆果的松糕，这就是原子结构的松糕模型，也有人称为葡萄丁原子模型，其模型如图6.1所示。

后来，经过其他学者的继续研究，确定了原子核由质子和中子所构成，质子数等于核外电子数。现在科学已能证明，质子和中子由更小的微粒“夸克”构成。

卢瑟福的核式结构模型正确地指出了原子核的存在，很好地解释了α粒子散射实验，但是却无法解释原子的稳定性及氢原子线状光谱等现象。按照经典物理学，核外电子受到原子的库仑引力的作用，不可能是静止的，它一定是以一定的速度绕核转动。既然电子在运动，它的电磁场就在变化，而变化的电磁场会激发电磁波。也就是说，它将把自己绕核转动的能量以电磁波的形式辐射出去。因此，电子绕核转动这个系统是不稳定的，电子会失去能量，最后一头栽在原子核上，如图6.3所示。但是事实不是这样，原子是个很稳定的系统。另一方面，电子绕核越转能量越小，它离原子核就越来越近，转的也就越来越快，这个变化是连续的。也就是说，人们应该可看到原子辐射的各种频率(波长)的光，即原子光谱应该是连续的，而实际上人们看到的原子光谱却是分立的线状光谱。这些矛盾说明，尽管经典物理学理论可以很好地应用于宏观物体，但它不能用于解释原子世界的现象，引入新观念是必要的。