第 2 单元
原子结构
原子为什么只吸收和发出特定颜色的光？电子怎样一层层排进轨道？周期表的形状又从何而来？这一单元用光谱、量子数和电子排布回答这些问题，最后用 X 射线数出原子核里的质子。
- 1 原子的内部：质子、中子与电子 卢瑟福怎样发现了原子核？三个粒子数怎样确定一个原子或离子？氯的相对原子质量为什么是一个谁也不等于的 35.45？ 20 分钟
- 2 光与光谱：原子的指纹 光的能量一份一份地来：用光电效应称出普朗克常数，再用分光镜读懂氢、氦、氖、钠、汞的谱线和火焰的颜色。 25 分钟
- 3 量子力学模型：轨道与量子数 电子也是波。旋转由薛定谔方程算出的氢原子轨道，数出节点，弄清 n、l、mₗ、mₛ 各管什么。 25 分钟
- 4 电子排布：把电子装进轨道 用三条规则——能量最低、泡利不相容、洪特规则——一个一个地把电子放进轨道，并亲眼看到周期表的形状是怎么从中长出来的。 25 分钟
- 5 周期性趋势：半径、电离能与电负性 先预测，再看数据：用有效核电荷解释原子大小、电离能、电子亲和能和电负性的变化，并从逐级电离能里数出价电子。 25 分钟
- 6 X 射线与原子序数：莫塞莱定律 内层电子的跃迁放出特征 X 射线，其能量随 (Z − 1)² 增长：莫塞莱由此证明周期表按核电荷排列。再用 X 射线荧光谱认出不锈钢、焊锡和土壤里的元素。 30 分钟