《原子结构》素材1

第一章原子结构 元素周期律第一节原子结构 1．14C 与考古 1949 年，美国芝加哥大学 W·F·利比教授制造了 l4C 测定年代的技术。l4C 测定年代技术的制造开辟了史前考古的新纪元。利比因为创立了 14C 断代法，而于 l950 年获得诺贝尔化学奖。14C 是碳元素的放射性同位素，半衰期是 5730 年，相对于碳的另外两种稳定的同位素12C、13C 而言，14C 的含量极少。环境中 14C 和另外两种同位素的比例几乎不变，因为 14C 在上层空间由高能宇宙射线以不变的比例产生并分布到生物圈中。又因为它们与周围的环境不断地交换成分，活的有机体中 14C 与稳定的碳元素的比例相同。然而，当一个有机体死去后，它就停止了与环境交换碳元素。有机体中残存的放射性 14C 没有被交换掉，而是以14C 的特定衰变速度进行衰变。因此，生物体死后， 14C 与稳定碳原子的比例开始以一种规律性、可估计的方式变化。为了测定已死生物的年龄，科学家们测定残存物中 14C 与稳定碳原子的比例，并把它与活化有机体的比例进行比较。例如，假如已死有机体中的比例值为活有机体比例值的一半，那么它的年龄就是 14C 的半衰期——5730 年。14C 半衰期法可以精确测定距今 40000 年前以内物质的准确年代。假如物质的年代更古老一些，那 14C 的含量将会太小，以至于半衰期法无法使用。 2．实验与原子结构讨论 (1)X 射线·放射性·电子 19 世纪末，在对阴极射线本性的讨论中，德国物理学家伦琴于 l895 年意外地发现了穿透力极强的 X 射线。X 射线的发现，导致了放射性的发现。l896 年初，法国物理学家贝克勒尔在讨论产生 X 射线的原因时，发现了天然铀的放射性现象。放射性的发现揭示了原子内部的复杂性。 1897 年，英国物理学家汤姆逊从阴极射线能被电场、磁场转向这一特性出发，利用电场和磁场的联合偏转作用测定了这种负电微粒的荷质比。实验说明，无论是改变放电管中的气体，还是改变阴极材料，阴极射线微粒的荷质比不变，这说明它是各种原子的一个共同组成局部。后来，汤姆逊采纳了爱尔兰物理学家斯通尼的提议，把这种带负电荷的微粒定名为“电子〞。从而彻底否认了自道尔顿以来，认为原子是组成一切物质不可分割的基元的传统观念。(2) 粒子散射实验和卢瑟福的原子模型1904 年，汤姆逊设想，原子是一个带电的球，正电性的物质均匀地分布在原子内部整个空间，电子嵌在那里就像葡萄干嵌在果子面包里似的。然而，英国物理学家和化学家卢...