原子的结构常考题型
原子是由什么组成的?
原子是由什么组成的?
原子核和电子。
原子结构(也可称为原子模型)是指原子的构成组成以及部分的搭配和安排。原子非常小,以碳(C)原子为例,其直径约为140pm(皮米),但通常以半径记录,在以毫米(mm)为单位的情况下,直径为1.4X10^-7mm,是由位于原子中心的原子核和一些微小的电子组成的,这些电子绕着原子核的中心运动,就像太阳系的行星绕着太阳运行一样。
常见的晶格的类型有哪几种?常见的晶格的类型?
晶体中,原子间和分子间相互结合的键性共有四种基本类型,即离子键、共价键、金属键和分子键。
对应于这四种基本键型,可将晶体结构区分为以下四种不同的晶格类型:
(1)离子晶格(ionic lattice):组成离子晶格的是丢失了价电子的阳离子和获得外层电子的阴离子,它们彼此间以静电作用力相互维系。在离子晶格中,一个离子可以同时与若干异号离子相结合,从成键来说并无方向性和饱和性的限制,离子间的具体配置方式主要取决于阴、阳离子的电价以及它们离子半径的比值等因素。
(2)原子晶格(atomic lattice):组成原子晶格的是彼此间以共价键相结合的原子。由于共价键具有方向性和饱和性,因而晶格中原子间的排列方式主要受键的取向所控制。
(3)金属晶格(metal lattice):组成金属晶格的单元是丢失了价电子的金属阳离子,它们彼此间借助于在整个晶格内运动着的“自由电子”而相互维系,形成金属单质或金属间化合物。在金属晶格中,由于每个原子的结合力都是呈球形对称分布的,没有方向性和饱和性,而且各个原子又具有相同或近于相同的半径,因而它们通常形成紧密堆积。
(4)分子晶格(molecular lattice):在分子晶格中存在着真实的分子。分子之间由范德华力相维系;它们相互间的空间配置方式主要取决于分子本身的几何特征。至于分子内部的原子之间,则一般均以共价键相结合。
原子内绝结构是怎样的?有绝对实心的物质吗?
“原子内绝大部分空间都是空的?那么有绝对实心的物质吗?”,关于这个问题,我们可以一个个来回答。
原子内绝大部分空间都是空的?
其实科学最重要的一个特点,就是在搞任何研究之前,都要先把研究对象定义清楚。我们虽然不搞研究,但是在谈论科学问题时,其实也要把谈论的对象定义清楚。也就是,所谓的“空”,到底是什么或者说,存不存在空?其实在量子世界里,“空”也很热闹,虽然才有那句名言:真空不空。
不过,相信对大多数人而言,“空”其实是指什么都看不到。那原子内部是这样的么?如果我们把时间静止,某一时刻电子静止了(虽然这是不可能事情,我们就假设可以。)我们这个时候再来看原子核和电子,就会发现一个问题,原子其实很大很大,原子核和电子很小很小。如果用比喻的话,应该是这样的,原子如果有足球场那么大,而原子核只有蚂蚁那么大,至于电子,那就更小了。通过这个比喻,我们也大概知道原子有多空了。
但是你想过它为啥不会塌么?原因其实就在于核外电子,它并不是轨道式地绕圈圈,而是呈现概率云式的,我们只知道下一刻它出现在某个位置的概率。
有绝对实心的物质吗?
那到底有没有绝对实心的东西,就要从古希腊的一位哲学家说起了,他就是德谟克利特,和亚里士多德差不多时期。
他就曾提出原子论,认为构成万物的是一种无限切分到无法再切分的原子。当然,他所说的原子和我们现在的原子并不是一种。之所以一样的名字,是后来的科学家盗用了人家的德谟克利特的发明。
但是德谟克利特也给我们指出了一条路,那就是存不存在可以一种没办法继续再发的粒子。整个20世纪的粒子物理学家和实验物理学家都在忙会这事,他们找到了100多种粒子。最后建立了一个粒子物理标准模型。
我们可以来简单讲一讲,就比如:质子还能再分么?实际上可以。质子是由三个夸克构成的。那电子可以再分么?实际上不可以。科学家找到了一对基本粒子,它们都不可再分,这当中就有电子,夸克,中微子,它们把这些粒子叫做费米子。
除了此之外,科学家还在到了粘合剂,就是把费米子们串联起来的粒子,这当中就有传递强相互作用的胶子,传递电磁相互作用的光子,传递弱相互作用的Z玻色子和W玻色子,还有赋予粒子能量的希格斯玻色子,这些起到粘合剂作用的粒子就叫做玻色子。
通过这个模型,你就会发现,科学家在找到粒子的同时,还把四大作用中的三种作用统一了起来,不过引力一直都无法纳入到这个体系当中。
也就是说,在粒子物理标准模型中,费米子和玻色子是德谟克利特所说的,无法切分的那种粒子。那他们是不是实心的呢?说实话,我们不知道,因为我们切不开它们。超弦理论认为他们还是可再分的,不过我们要知道的是超弦理论目前来说只是数学上推导,实际上还没有任何验证。所以,按照目前来看,可能是实心的应该就是这些个粒子,因为他们无法再切下去。
那他们有多致密么?其实我们还没办法知道。但我们知道中子星,也就是一些大质量的天体,自身的电子简并力没抗住引力,然后电子坠入到原子核中,
电子和质子发生反应变成中子,于是,整个天体就是一团中子的集合。
这种天体的密度相当惊人,一汤勺大概就有10亿吨左右。这其实就是因为原子内部空间被挤压的结果导致的。这种天体也就比一部分黑洞密度稍微小一点。(这里强调一下,我们不用密度来描述黑洞,而且根据计算,有些大黑洞的平均密度其实很小。)
所以,我来总结一下,要说最实心的应该是那些不可再切分的基本粒子,不过这是基于目前的理论而言的。而要在宇宙中找到相对实心的,可能是一部分黑洞和绝大部分中子星。