實用電子學/原子結構

物質

物質是指任何可以測量且具有自身物理和化學性質的物理量。

物理性質

所有物質都存在於三種狀態之一，稱為經典狀態。它們是：固體，如冰塊，液體，如水，以及氣體，如水蒸氣。

所有物質都具有質量、體積和密度。密度等於質量與體積之比。

$D={\frac {M}{V}}$

其中

M，質量，以千克 kg 為單位測量

V，體積，以 m³ 為單位測量

D，密度，以千克 kg/m³ 為單位測量

化學性質

所有物質都由一種或多種化學元素組成。

每個化學元素都由原子組成。原子是構成元素的最小部分。

截至 2010 年 4 月 10 日，人類已知有 118 種經確認的化學元素，它們被整理在一個稱為元素週期表中，該表列出了每個元素的化學符號、原子序數和原子質量。

m

E

z

其中

m，質量

E，元素

z，原子序數

亞原子帶電粒子

對物質的進一步研究表明，原子是由帶電的亞原子粒子組成的。就我們這裡所關注的而言，有三種帶電粒子。

原子的簡化模型

• 電子

電子帶負電，符號為 e^-，質量為 0.005 a.m.u

• 質子

質子帶正電，符號為 p⁺，質量為 1 a.m.u

• 中子

中子不帶電，符號為 n⁰，質量為 1 a.m.u

原子核是由質子和中子結合形成的，但它們不會帶電。儘管中子不帶電，但當它們緊密結合在一起時，會被質子吸引。

盧瑟福模型

盧瑟福的原子模型

1911 年，盧瑟福提出了一個物質模型，該模型由帶電粒子組成，例如電子、質子和中子。由於今天的技術進步和對科學的理解有所提高，盧瑟福模型不再被認為是原子結構的準確表示。

根據盧瑟福模型，

1. 所有物質都具有質量 M、體積 V 和密度，密度等於質量與體積之比，存在於三種狀態：固體（如冰塊）、液體（如水）、氣體（如水蒸氣）
2. 一個原子主要由空曠的空間組成，電子在固定、帶正電的原子核周圍的固定、可預測的路徑上執行。
3. 所有物質都由帶電粒子構成，最小的不可分割的部分仍然具有物質的特性
4. 所有物質都具有由質子和中子組成的原子核，電子在原子核周圍執行
5. 軌道上的電子數量必須等於原子核中的質子數量。元素週期表中的原子序數表示原子核中的質子數量或軌道上的電子數量。
6. 只有最外層軌道的電子才能參與反應
7. 原子核的大小與原子總大小相比非常小。

玻爾模型

玻爾的原子模型

1913 年，玻爾提出

1. 每個電子的軌道都具有與能級數 n 相對應的能量量子。
2. 有 4 個能級數 n = 1 ..4。n = 4 具有最高能級。n = 1 具有最低能級
3. 能級取決於軌道的尺寸，軌道越小，能級越低
4. 當電子從高能級移動到低能級時，電子會發射電磁光波
5. E_n-1 - E_n = hf