Transcript 物質的組成 車吉平 學習重點 一.原子與物質的三態 二.原子與原子核的組成 一.原子與物質的三態 1.原子觀點 道 耳 頓 ： 提 出 原 子 說 一.原子與物質的三態 1.原子觀點 道 耳 頓 ： 提 出 原 子 說 1. 元素皆由不可分割的原子所組成。 2. 每一種元素的原子有各自特定的 重量（或質量）。同種元素的原 子重量相同；不同元素的原子重 量不同。 一.原子與物質的三態 1.原子觀點 道 耳 頓 ： 提 出 原 子 說 布 朗 ： 布 朗 運 動 一.原子與物質的三態 1.原子觀點 道 耳 頓 ： 提 出 原 子 說 布 朗 ： 布 朗 運 動 原子存在第一次有力的 證據是與一位植物學家 布朗有關。他在 1827 年觀察各種植物的花粉 懸浮在水中時﹐發現這 些懸浮在水中的花粉會 作奇異﹑連續﹑不規則 的移動﹐此種移動後來 稱為布朗運動。 一.原子與物質的三態 1.原子觀點 道 耳 頓 ： 提 出 原 子 說 布 朗 ： 布 朗 運 動 愛 因 斯 坦 ： 解 釋 布 朗 運 動 一.原子與物質的三態 1.原子觀點 道 耳 頓 ： 提 出 原 子 說 布 朗 ： 布 朗 運 動 愛 因 斯 坦 ： 解 釋 布 朗 運 動 愛因斯坦以 數學方法處 理「布朗運 動」，證實 原子的存在， 還算出化學 家所假定的 亞佛加厥數。 一.原子與物質的三態 1.原子觀點 道 耳 頓 ： 提 出 原 子 說 布 朗 ： 布 朗 運 動 愛 因 斯 坦 ： 解 釋 布 朗 運 動 佩用計 蘭實算 ：驗與 證觀 實測 愛吻 因合 斯 坦 的 一.原子與物質的三態 2.原子的大小： (1)描述原子直徑時，常用的長度單位： 奈米(nm)：1nm ＝ 10-9m 埃(Å)：1 Å ＝ 10-10m (2)原子尺度大約為1 Å ＝ 0.1nm ＝ 10-4 µm 一.原子與物質的三態 3.原子存在的現代證據：(參考) (1)1982 年，瑞士實驗室設計出掃描穿隧式顯微 鏡（STM），提供了一項卓越的物體表面成像 技術，人們可以獲得比從前明顯的原子圖像。 (2)1990 年，美國 IBM 公司利用 STM.

物質的組成
車吉平
學習重點
一.原子與物質的三態
二.原子與原子核的組成
一.原子與物質的三態
1.原子觀點
道
耳
頓
：
提
出
原
子
說
一.原子與物質的三態
1.原子觀點
道
耳
頓
：
提
出
原
子
說
1. 元素皆由不可分割的原子所組成。
2. 每一種元素的原子有各自特定的
重量（或質量）。同種元素的原
子重量相同；不同元素的原子重
量不同。
一.原子與物質的三態
1.原子觀點
道
耳
頓
：
提
出
原
子
說
布
朗
：
布
朗
運
動
一.原子與物質的三態
1.原子觀點
道
耳
頓
：
提
出
原
子
說
布
朗
：
布
朗
運
動
原子存在第一次有力的
證據是與一位植物學家
布朗有關。他在 1827
年觀察各種植物的花粉
懸浮在水中時﹐發現這
些懸浮在水中的花粉會
作奇異﹑連續﹑不規則
的移動﹐此種移動後來
稱為布朗運動。
一.原子與物質的三態
1.原子觀點
道
耳
頓
：
提
出
原
子
說
布
朗
：
布
朗
運
動
愛
因
斯
坦
：
解
釋
布
朗
運
動
一.原子與物質的三態
1.原子觀點
道
耳
頓
：
提
出
原
子
說
布
朗
：
布
朗
運
動
愛
因
斯
坦
：
解
釋
布
朗
運
動
愛因斯坦以
數學方法處
理「布朗運
動」，證實
原子的存在，
還算出化學
家所假定的
亞佛加厥數。
一.原子與物質的三態
1.原子觀點
道
耳
頓
：
提
出
原
子
說
布
朗
：
布
朗
運
動
愛
因
斯
坦
：
解
釋
布
朗
運
動
佩用計
蘭實算
：驗與
證觀
實測
愛吻
因合
斯
坦
的
一.原子與物質的三態
2.原子的大小：
(1)描述原子直徑時，常用的長度單位：
奈米(nm)：1nm ＝ 10-9m
埃(Å)：1 Å ＝ 10-10m
(2)原子尺度大約為1 Å ＝ 0.1nm ＝ 10-4 µm
一.原子與物質的三態
3.原子存在的現代證據：(參考)
(1)1982 年，瑞士實驗室設計出掃描穿隧式顯微
鏡（STM），提供了一項卓越的物體表面成像
技術，人們可以獲得比從前明顯的原子圖像。
(2)1990 年，美國 IBM 公司利用 STM 進行「原
子操縱術」，將 35 個氙原子在鎳金屬表面
排列成 IBM 三個英文字母，這是人類首次操
縱原子。
一.原子與物質的三態
4.原子與物質三態：
一.原子與物質的三態
4.原子與物質三態：
固態物體：具有一定的形狀和體積
液態物體：無固定形狀，有一定體積
氣態物體：沒有一定的形狀和體積
練習1：
原子的尺度大約是？
(1)1微米 (2) 1釐米 (3)1毫米 (4) 1埃
練習2：
附圖為物質三態變化時的粒子
示意圖，下列敘述何者錯誤？
(1)在狀態甲時，其體積和形狀
是固定的
(2)狀態丙是液態
(3)在狀態丙時，物質的形狀與體積可隨容器而改變
(4)由狀態乙轉變成狀態甲時，需放出熱量。
練習3：
所謂的0.1毫米鋼珠筆，是指筆頭鋼珠直徑為
0.1毫米，則鋼珠的體積相當於一般原子
（直徑約0.1奈米）體積的多少倍？
(球體積 V  4 r 3 )
3
(1)106
(2) 109
(3) 1012
(4) 1018 。
二.原子與原子核的組成
湯姆森
拉塞福
查兌克
1.發現電子
2.認為原子
內的結構
非常均勻
，電子分
散其中
1.以α粒子
撞擊金箔
實驗，推
斷原子核
的存在
2.再以實驗
推斷出質
子的存在
發現原子核
內除了質子
，還有不帶
電的中子
史丹福加
速器中心
以實驗發現
質子和中子
是由更小的
粒子(夸克)
組成的
二.原子與原子核的組成
1.電子的發現
(1)發現者：湯姆森
(2)實驗：氣體放電管
(陰極射線管)
(3)如何發現電子：
不論放電管中是填入何種稀薄氣體
﹐都會有相同的負電荷﹐且質量與
電量比固定的粒子被釋放出來。
(4)推論：湯姆森原子模型
（又稱西瓜模型）
二.原子與原子核的組成
2.原子核的發現
(1)發現者：拉塞福
(2)實驗：α粒子撞擊金箔
(3)如何發現原子核：
發現多數α粒子的散射角都很小，幾乎都是直線
通過金箔，運動方向無顯著改變。但仍有少數
α粒子有超過 90°的大角
度散射，甚至有散射角為
180°的反向散射。
(4)推論：拉塞福原子模型
二.原子與原子核的組成
2.原子核的發現
(5)原子核的大小：.
氫原子核的半徑約為1費米(fm)，約為氫原子半徑
的十萬分之一。
1fm ＝10-15m
二.原子與原子核的組成
3.質子的發現
(1)發現者：拉塞福
(2)實驗：帶電的粒子撞擊各種原子核
(3)如何發現質子：
不論原子核的種類為何，都有帶正電且與氫原子
質量相同的粒子產生。於是他推斷原子核內有一
種帶正電粒子存在。
二.原子與原子核的組成
4.中子的發現
(1)發現者：查兌克
(2)實驗：以α粒子撞擊原子核
(3)如何發現中子：
撞擊後，產生了一種質量與質子幾乎一樣，但不
帶電的中性粒子。
二.原子與原子核的組成
5.夸克的發現
(1)發現者：美國史丹福加速中心
(2)實驗：以高速電子撞擊質子
(3)如何發現夸克：
以高速電子撞擊質子時，大部分電子不被偏折，
僅少部分電子會造成很大的偏轉，非常類似當時
拉塞福發現原子內部有點狀的原子核結構。故認
為質子內部分布不均勻，而是由更微小的粒子
（後來稱為夸克）所組成。
目前認為夸克和電子是基本粒子
二.原子與原子核的組成
A
Z
(6)原子核的符號表示法： X
（X 為元素符號，Z 為原子序，A 為質量數）
例1：原子序 6，質量數為 12 的碳原子核，
表為 126C。
例2：原子序 2，質量數為 4 的氦原子核，
4
表為 2 He 。
由於原子為電中性，
故電子數＝質子數＝原子序（Z）
質量數＝質子數＋中子數（即 A＝Z＋N）
練習4：
目前已知質子和中子並非基本粒子而是有
內部結構，請問主要是由何種粒子組成？
(1)電子 (2)介子 (3)夸克 (4)微中子
練習5：
下列有關原子核的描述何者有誤？
(1)原子核半徑約只有原子半徑的百分之一
(2)原子核是由質子與中子所構成
(3)原子核內的質子數目不一定等於中子數目
(4)中子質量比質子質量稍大一點，但很接近。
練習6：
下列各種粒子中質量最小的為何？
(1)中子 (2)電子 (3)氫原子 (4)氫離子
練習7：
拉塞福發現原子內部的質量並非均勻分布，
而是集中在很小的範圍，是藉由什麼樣的方法？
(1)利用超高倍數的顯微鏡
(2)憑空揣測
(3)利用愛因斯坦相對論所推出的結果
(4)利用α粒子撞擊金屬薄片的散射實驗
練習8：
下列各粒子中，有幾項屬於基本粒子？
(甲)電子(乙)中子(丙)質子
(丁)原子核(戊)夸克
(1)1 (2)2 (3)3 (4)4 (5)5 。