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原子學說
約翰·道爾頓提出的學說
道爾頓與原子論道爾頓提出原子論(Atomic Theory），標志著近代化學發(fā)展的開始。因為化學作為一門重要的自然科學，它所要說明的現(xiàn)象本質正是原子的化合與化分。道爾頓的學說已抓住了這一核心和本質，主張用原子的化合與化分來說明各種化學現(xiàn)象和化學定律間的內在聯(lián)系。因此，無論從廣度和深度上說都是更加超過了燃燒的氧化學說。
基本信息
| 中文名 | 原子學說 |
| 外文名 | Atomic Theory |
| 提出者 | |
| 標志 | 近代化學發(fā)展的開始 |
理論歷史
德謨克利特
宇宙萬物是由世界上最微小的、堅硬的、不可入、不可分的物質粒子構成的，他將這種粒叫作“原子”。他認為，原子在性質上相同，但在形狀大小上卻是多種多樣的。萬物之所以不同，就是由于萬物本身的原子在數(shù)目、形狀和排列上各有不同，就是由于萬物本身的原子在數(shù)目、形狀和排列上各有所不同。并且認為，原子總在不斷運動，運動是原子本身所應有的性質。無數(shù)的原子在空間中不斷運動、互相碰撞而形成世界及其中的事物。月、日、星辰是由原子構成的，甚至人的靈魂也是由原子構成的。由此可見，德謨克利特的原子論論證了世界的物質性，對自然界的本質提出了大膽而有創(chuàng)造性的臆測，比較深刻地說明了物質結構，肯定了運動是物質的屬性，因而具有重要的意義。
牛頓
牛頓繼承和發(fā)展了波義耳的化學思想，從力學的角度發(fā)展了物質構造和微粒說。牛頓認為，物質是由一些很小的微粒組成，這些微粒通過某種力量彼此吸引，當粒子直接接觸時，這種力特別強；粒子間距離小時這種力可以使粒子進行化學反應；粒子間的距離較大時，這種力則失去作用。牛頓關于物質結構的微粒理論對道爾頓的原子論思想產生了很大影響。
道爾頓
各種物質的原子，它們各自的形狀、大小、重量一定是相同的，不同物質的原子，其形狀、大小及重量必不相同。為此，他曾經作出這樣的推理：假如水的某些原子比其他的水原子重，再假如某一體積的水恰恰由這些較重的水原子組成，那么這一體積的水的比重必然較其他水的比重要大（這顯然與事實不符，因為我們知道無論從什么地方得來的純水的比重都是相同的）。由此及彼，其他物質也是如此。道爾頓又指出，不同氣體的原子的大小必然各異。他說，如果將一體積氮與一體積氧進行化合，則會生成二體積的氧化氮，這二體積的氧化氮的數(shù)目一定不能多于一體積氮或氧的原子數(shù)。因此，他說氧化氮的原子一定比氧、氮的原子大。
在這這種見解的基礎上，道爾頓為了進一步解釋一種氣體擴散于他種氣體的理由以及混合氣體的壓力問題，他又提出：同一化學物質的原子相互排斥。道爾頓又推理說，當兩種有彈性的流體混合在一起時，同一種微粒相互排斥，但并不排斥另一種微粒，因此，加在一個微粒上的壓力，完全來自與它相同的微粒。由此，他解釋了他的分壓定律。正如他的一位朋友所說的那樣，一種氣體對別的任何氣體來說都是一種真空。
以后，道爾頓進一步考慮到對各種原子的相對質量進行測量的問題，雖然進行了許多研究工作，但是依據(jù)當時的水平所測得的原子量是很不準確的，甚至無法計算各種元素的原子量，因而他不得不作了一些大膽的猜測和假設。他首先為復雜原子進行了命名：二元化合物、三元化合物和四元化合物。然后，他又很武斷地作出了這樣的結論：如果兩種元素彼此化合，其化合時則遵循從最簡單的方式開始，其層次分為4個。道爾頓又據(jù)以上原則，以氫原子量為1，以此作為標準，規(guī)定了其他元素原子的相對質量。
道爾頓確定的化合物組成的規(guī)則是沒有什么科學依據(jù)的，不能不說是過于主觀、隨意和武斷之舉。因此，很多化合物復雜原子的組成被他弄錯了，比如水是
，而他誤作HO，隨之氧的原子量也就錯了。
1803年，10月18日，道爾頓在曼徹斯特的學會上第一次宣讀了他的有關原子論的論文。論文中說了如下幾個原子論的要點：
1元素的最終組成稱為簡單原子，它們是不可見的，既不能創(chuàng)造，也不能毀滅和再分割，它們在一切化學變化中本性不變。
2同一元素的原子，其形狀、質量及性質是相同的；不同元素的原子則相反。每一種元素以其原子的質量為其最基本的特征（此點乃道原子論的核心）。
至此，道爾頓完成了提出原子論的歷史使命，由于該學說解決了很多化學基本定律的解釋，所以很快為化學界所接受。
關于原子
英文名atom
原子是化學變化中的最小微粒。（沒有外殼）是人類最經典的、使用最為廣泛的基本假設。原子的假設，可用來精確的解釋物理學中力學、熱力學、光學、量子力學、統(tǒng)計力學等等幾乎物理方方面面的問題，以及同為自然科學的生物學（用物理學家的眼光看，一切生物過程都是原子的運動）、化學（化學可以使用量子力學等解釋）等等，在未來，或許會延伸到各個學科。
原子是構成自然界各種元素的基本單位，由原子核和核外軌道電子（又稱束縛電子或繞行電子）組成。原子的體積很小，直徑只有10的-8次cm，原子的質量也很小，如氫原子的質量為1.67356*10的-24g，而核質量占原子質量的99%以上。原子的中心為原子核，它的直徑比原子的直徑小很多。
原子核帶正電荷，束縛電子帶負電荷，兩者所帶電荷相等，符號相反，因此，原子本身呈中性。束縛電子按一定的軌道繞原子核運動，當原子吸收外來能量，使軌道電子脫離原子核的吸引而自由運動時，原子便失去電子而顯電性，成為離子。
原子是構成元素的最小單元，是物質結構的一個層次．原子一詞來自希臘文，“意思是不可分割的。”公元前4世紀，古希臘物理學家德謨克利特提出這一概念，并把它當作物質的最小單元，但是差不多同時代的亞里士多德等人卻反對這種物質的原子觀，他們認為物質是連續(xù)的，這種觀點在中世紀占優(yōu)勢，但隨著科學的進步和實驗技術的發(fā)展，物質的原子觀在16世紀之后又為人們所接受，著名學者伽利略、笛卡兒、.牛頓等人都支持這種觀點．著名的俄國化學家門捷列夫所發(fā)現(xiàn)的周期律指出各種化學元素的原子間相互關聯(lián)的性質是建立原子結構理論時的一個指導原則．從近代物理觀點看，原子只不過是物質結構的一個層次，這個層次介于分子和原子核之間．
原子組成
原子核中的質子和中子緊密地堆在一起，因此原子核的密度很大。質子和中子的質量大致相等，中子略高一些。質子帶正電荷，中子不帶電荷，是電中性的。所以整個原子核是帶正電荷的。原子核即使和原子相比，還是非常細小的——比原子要小100,000倍。原子的大小主要是由最外電子層的大小所決定的。如有原子是一個足球場，那原子核就是場中央的一顆綠豆。所以原子幾乎是空的，被電子占據(jù)著。
電子是帶負電荷的。它們遠比質子和中子輕，質量只有質子的約
。它們高速地圍著原子核運轉。電子圍繞原子核的軌道并不都一樣。它們在一些叫電子層的區(qū)域內圍著原子核轉，那些最接近原子核的在一層，遠一些的又在另外一層。每一層都有一個數(shù)字。最內層的是層1，外一層的是層2，如此類推。每一層都可以容納一個最高限量數(shù)的電子數(shù)目，層1可容納兩個，層2八個，層3十八個，層4三十二個，越往外層可容納的電子就越多。
若設層數(shù)為n，則第n層可容納電子數(shù)為
個。最外層電子不大于8個，最接近最外層的電子層不大于十八個，但也有特例。
在一顆電中性的原子中，質子和電子的數(shù)目是一樣的。另一方面，中子的數(shù)目不一定等于質子的數(shù)目。帶電荷的原子叫離子。電子數(shù)目比質子小的原子帶正電荷，叫陽離子。相反的原子帶負電荷，叫陰離子。金屬元素最外層電子一般小于四個，在反應中易失去電子，趨向達到穩(wěn)定的結構，成為陽離子。
非金屬元素最外層電子一般多于四個，在化學反應中易得到電子，趨向達到穩(wěn)定的結構，成為陰離子。
原子序決定了該原子是那個族或那類元素。例如，碳原子是那些有6顆質子的原子。所有相同原子序的原子在很多物理性質都是一樣的，所顯示的化學反應都一樣。質子和中子數(shù)目的總和叫質量數(shù)。中子的數(shù)目對該原子的元素并沒有任何影響——在同一元素中，有不同的成員，每個的原子序是一樣的，但質量數(shù)都不同。這些成員叫同位素。元素的名字是用它的元素名稱緊隨著質量數(shù)來表示，如碳14(每個原子中含有6個質子和8個中子)
只有94種原子是天然存在的(其余的都是在實驗室中人工制造的)每種原子都有一個名稱，每個名稱都有一個縮寫。
首20種原子（或元素）依次為氫、氦、鋰、鈹、硼、碳、氮、氧、氟、氖、鈉、鎂、鋁、硅、磷、硫、氯、氬、鉀、鈣。它們的簡寫是H、He、Li、Be、B、C、N、O、F、Ne、Na、Mg、.Al.、Si.、P.、S、.Cl、Ar、K、Ca。
發(fā)展史
前400年，希臘哲學家德謨克列特提出原子的概念。1803年，英國物理學家約翰·道爾頓提出原子說。1833年，英國物理學家法拉第提出法拉第電解定律，表明原子帶電，且電可能以不連續(xù)的粒子存在。1874年，司通內建議電解過程被交換的粒子叫做電子。1879年，克魯克斯從放電管(高電壓低氣壓的真空管)中發(fā)現(xiàn)陰極射線。1886年，哥德斯坦從放電管中發(fā)現(xiàn)陽極射線。1897年，英國物理學家湯姆生證實陰極射線即陰極材料上釋放出的高速電子流,并測量出電子的荷質比。
。1909年，美國物理學家密立根的油滴實驗測出電子之帶電量，并強化了“電子是粒子”的概念。1911年，英國物理學家盧瑟福的α粒子散射實驗，發(fā)現(xiàn)原子有核，且原子核帶正電、質量極大、體積很小。其條利用帶正電的α粒子(即氦核)來轟擊金屬箔，發(fā)現(xiàn)大部分(99.9%)粒子，穿過金屬箔后仍保持原來的運動方向，但有絕少數(shù)α粒子發(fā)生了較大角度的偏轉。在分析實驗結果的基礎上，盧瑟福提出了原子的核式結構模型：在原子的中心有一個很小的原子核，原子核的全部正電荷和幾乎全部的質量都集中在原子核里，帶負電的電子在核外空間繞核運動，就像行星繞太陽運動那樣。1913年，丹麥科學家玻爾改進了盧瑟福的原子核式結構模型，認為電子只能在原子內的一些特定的軌道上運動。1913年，英國物理學家莫塞萊分析了元素的X射線標識譜，建立原子序數(shù)的概念。1913年，湯姆生殖質譜儀測量質量數(shù)，并發(fā)現(xiàn)同位素。1919年，盧瑟福發(fā)現(xiàn)質子。其利用α粒子撞擊氮原子核與發(fā)現(xiàn)質子，接著又用α粒子撞擊硼(B)、氟(F)、鋁(A1)、磷(P)核等也都能產生質子，故推論“質子”為元素之原子核共有成分。1932年，英國物理學家乍得威克利用α粒子撞擊鈹原子核，發(fā)現(xiàn)了中子。1935年，日本物理學家湯川秀樹建立了介子理論。原子趣聞：人體中每秒有40萬個放射性原子蛻變?yōu)槠渌印Ｈ梭w每個細胞平均有90萬億個原子，是40萬個原子的22500萬倍。
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