在19世紀(jì)末，放射性元素逐一被發(fā)現(xiàn)，它們裂變的事實(shí)沖破原子不能再分的傳統(tǒng)觀念。1897年英國(guó)科學(xué)家湯姆森（1856?1940）發(fā)現(xiàn)原子里有帶負(fù)電荷的電子。這一切激勵(lì)著科學(xué)家們?nèi)ヌ剿髟�子的�?nèi)在結(jié)構(gòu)。 1904年，英國(guó)科學(xué)家湯姆森首先提出葡萄干面包原子模型。他認(rèn)為既然電子那么小，又那么輕，因此原子帶正電部分充斥整個(gè)原子，而很小很輕的電子浸泡在正電的氣氛中，這正像葡萄干嵌在面包中那樣。電子帶的負(fù)電荷被原子內(nèi)帶正電荷部分抵消，因此原子是電中性的。湯姆森的原子模型能解釋原子是電中性的，還能估計(jì)原子半徑約為100pm（10-10m），因此它風(fēng)行10多年，以后意外地被湯姆森的學(xué)生盧瑟福推翻。 1911年，盧瑟福（1897?1937）和蓋革（1882?1945）用α粒子轟擊金屬箔，并用熒光屏記錄粒子散射現(xiàn)象的情況。他發(fā)現(xiàn)大部分α粒子按直線透過金屬箔，只有極少一部分α粒子被反彈回來或偏轉(zhuǎn)很大角度。這個(gè)實(shí)驗(yàn)充分說明原子內(nèi)有很大空間，而正電荷部分集中在原子中心極小的球體內(nèi)，這里占原子質(zhì)量的99％以上。因此，他斷定湯姆森的葡萄干面包的原子模型不符實(shí)際，同時(shí)他果斷地提出新的原子模型。 1912年，盧瑟福聯(lián)系太陽(yáng)系中行星繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)情況提出新的原子模型是帶正電的原子核在原子正中，占原子質(zhì)量的絕大部分，正像太陽(yáng)系中太陽(yáng)那樣；帶負(fù)電的電子環(huán)繞原子核作高速運(yùn)動(dòng)。按這個(gè)模型可估計(jì)原子直徑是100pm，電子直徑是1fm，原子核直徑是10～0.1fm，原子內(nèi)部有很大空間。 雖然這個(gè)模型能成功地解釋一些現(xiàn)象，但是它立即遭到全世界大多數(shù)科學(xué)家反對(duì)。因?yàn)閾?jù)經(jīng)典物理理論，任何作加速運(yùn)動(dòng)的電荷都要輻射電磁波，這必然引起兩種后果：第一，不斷輻射能量，電子將沿螺旋線漸漸趨近原子核，最后落到核上而毀滅。第二，電子不停地、連續(xù)地輻射電磁波，電磁波的波長(zhǎng)會(huì)發(fā)生連續(xù)的變化，因此，所有的原子都應(yīng)發(fā)射連續(xù)光譜。然而事實(shí)決非如此，首先，從未發(fā)生過原子毀滅的現(xiàn)象。說明電子不會(huì)落到原子核上去。其次，原子在正常情況下不輻射電磁波。即使氣體或蒸汽被火焰，或其他方法灼熱時(shí)有電磁波輻射，但這種輻射通過三棱鏡后得到的是線光譜，而不是連續(xù)光譜。這些事實(shí)使盧瑟福也不知怎樣來解釋。 正當(dāng)盧瑟福無計(jì)可施時(shí)，剛巧來了一位年輕丹麥化學(xué)家玻爾（1885?1962），他堅(jiān)決支持盧瑟福的新模型，并且引進(jìn)嶄新的量子學(xué)說，為原子結(jié)構(gòu)理論譜寫出光輝的一頁(yè)。玻爾理論的要點(diǎn)是 第一，盧瑟福的新模型是正確的，問題是應(yīng)指出原子中電子環(huán)繞原子核作高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，只能在特定軌道上運(yùn)動(dòng)，電子在這樣的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)不輻射能量。這時(shí)電子所處的狀態(tài)叫基態(tài)。 第二，當(dāng)電子從離核較遠(yuǎn)的軌道跳到離核較近軌道時(shí)，原子放出能量，并以電磁波的形式輻射出來，輻射能量的大小決定于電子跳躍前后兩個(gè)軌道的半徑。由于軌道是不連續(xù)的，因此發(fā)射的能量也是不連續(xù)的。 從上述兩點(diǎn)出發(fā)，首先揭開氫光譜之謎，成功地使巴爾麥（1825?1898）公式得到完滿解釋，還輕而易舉地算出原子半徑。 玻爾理論作為物理和化學(xué)一場(chǎng)革命而載入史冊(cè)。然而，波爾沒有認(rèn)識(shí)到宏觀物體與微觀粒子的本質(zhì)區(qū)別。他的理論還是建立在牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)上的，因此在解釋多原子光譜時(shí)遇到不可克服的困難。這意味著必須建立新的理論體系。 正當(dāng)波爾致力于研究電子在原子中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，英國(guó)盧瑟福及其學(xué)生查德威克（1891?1974）進(jìn)一步揭開原子核的秘密。 1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮核，首次發(fā)現(xiàn)質(zhì)子。 由此知道原子核中存在質(zhì)子。他根據(jù)原子該質(zhì)量，提出還存在中子的假說，并預(yù)言中子呈電中性，周圍不形成電場(chǎng)，不會(huì)使周圍粒子帶電，它的穿透力比α粒子強(qiáng)。 1930年盧瑟福的學(xué)生查德威克在卡文迪許實(shí)驗(yàn)室用α粒子轟擊石蠟時(shí)，捕捉到不顯電性的中子。至此，原子的構(gòu)成基本清楚。原子核由帶正電的質(zhì)子和不顯電性的中子組成，帶負(fù)電的電子環(huán)繞核作高速運(yùn)動(dòng)。 1924年法國(guó)科學(xué)家德布羅意（de Broglie，1892?1960）發(fā)現(xiàn)微觀世界的微粒在不同條件下分別表現(xiàn)為波動(dòng)和粒子的性質(zhì)，即有波粒二象性。這一發(fā)現(xiàn)表明過去人們?cè)谘芯课⒂^粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)忽略波動(dòng)性一面，因而得出的結(jié)果不能真實(shí)地反映微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。糾正了這一偏向后，人們的研究取得很大的成功。其中尤其突出的是薛定諤，他建立波動(dòng)方程（后來人稱薛定諤方程）。在此基礎(chǔ)上，迅速發(fā)展一門新的學(xué)科??量子力學(xué)。這是現(xiàn)代研究原子、分子結(jié)構(gòu)的理論基礎(chǔ)。 總之，從19世紀(jì)紀(jì)末到今天，人們已建立起一整套描述原子內(nèi)在結(jié)構(gòu)的理論和方法，使化學(xué)迅速進(jìn)入微觀領(lǐng)域的研究。

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