大部分人都知道原子由原子核与核外电子构成,而且原子核的质量占了整个原子的大多数,但具体原子核在原子中有多大,和整个原子比较又如何这确实不容易想象!
其实问这样的问题并没有什么显的没文化这一说,因为回头看看物理学史许多科学家在这个问题上也是“摸不着头脑”。
关于原子内部到底是什么样的情况,科学家曾提出了多个模型,最早的道尔顿模型认为原子就是一个实心球!连原子核的概念都没有,就不用讨论这个问题了。
紧接着汤姆孙模型出现电子也终被发现,这种模型认为原子是球形胶冻状。而且电子与原子核的分布实在看不懂、、、。而在卢瑟福模型出现后才有了在原子中心,有一个带正电的、体积很小的,几乎集中了全部原子质量的原子核的概念。
随后他的学生进一步将其完善形成了现在我们中学物理所学的波尔模型!
现代理论又进一步对原子模型进行优化,提出了—电子云模型!
接下来我们的讨论就建立在电子云模型的基础上!据现代研究表明原子核的体积极小!直径只有10^-15m~10^-14m,只占原子体积的几千亿分之一!但是它的质量却不容忽视,它占了99.96%以上原子的质量,可以说是个头虽小但有干货呀!
并且原子核的密度也极大,10^17kg/m3相当于一立方米可以装下一百万亿吨的原子核!!!其实也能想象毕竟是强相互作用将其“压”到一块的!
说了这些数据你会发现它与太阳在太阳系的情况十分相似,太阳也占太阳系总体质量的99.86%。所以如果真的要按比例放大缩小的话,原子核在原子的情况就相当于太阳在太阳系的情况!相当于整个大体育馆中的一颗弹珠!(可能还要小)
原子虽然是组成元素物质的最小单位,但它里面也是非常空旷的,如果把地球看成一个原子的话,那么原子核通常也就相当于一个摩天大楼那么大,电子则大约只有棒球那么大(通常表现为电子云状态)。
物理学家们通过观测发现原子的大小数量级为10^-10(10的-10次方)米,但原子核大小的数量级则为10^-15(10的-15次方)米,相差5个数量级,不过这个数值也并非固定的,不同的元素的原子会有一定的幅度浮动,其原子核的浮动范围在10^-14到10^-16米之间,我们都知道我们地球的直径为12742公里,那么我们取中间的数值将其减少五个数量级,就成了127.42米,其浮动幅度范围在1274.2米和12.742米之间。
这也就是说,如果把原子体积形容为一个地球那么大,那么原子核的大小顶多只有直径一公里左右,小的话仅相当于一座五层楼房,而电子的体积大概就在棒球到直径一米的球体之间。除此之外就是虚无的,由此我们也可以看到,原子的内部空间有多么的空旷了。
如上都是体积上面的比较,其实质量上面的比较更科学一些,通常在一个原子之中,原子核的质量会占到99.9%,电子的质量则只有0.1%左右。那么这样看起来的话,其实一个原子就好像我们的太阳系一样。
在太阳系中,太阳的质量占到了99.86%,其他的可见物质只占了0.14%,这几乎就是一个标准的原子质量模型,而我们的地球只有太阳的33万分之一,这还比不上原子核与电子的质量对比,但考虑到太阳系还有其他七大行星以及一些矮行星等,那么质量的比例也就近似于原子核与电子的比例了,这样来看的话,宇宙万物中的一些现象也有相通之处呀。
原子由原子核及核外电子组成,原子内部空间极其空旷,原子核体积只占原子总体积的千亿分之一,但大量的质量99%的质量集中在了原子核上。
原子核由质子与中子构成,强核力使它们牢牢的“捆绑”在一起,密度极大,达到了10^17kg/m^3,这是什么概念呢?
1m^3的空间如果全部用来装原子核的话,可以装10^17kg这么多,也就是一百万亿吨,由此可以知道,中子星上的物质为啥都那么重了吧。
原子的直径的数量级大约在10^(-10)m,原子核的直径在10^(-15)m。
地球的直径是12742千米,简单的计算就可以知道,将原子比作地球模样,那么原子核的大小就像是一个半径仅为50米左右的球体。不过由于不同的原子直径的数量级不同,所以,取值也会有浮动。
有的人会有疑问,原子内部如此空旷,为何不挤在一起,却浪费那么大的空间?
因为核外电子是费米子,泡利不相容原理要求,“不可能有两个同样的费米子拥有同样的量子态”。它们分布在不同的能级上,随机的出现在原子某个角落里,用电子云模型来描述。
原子大体上是空旷的,要是把原子比作地球的大小,已知地球的直径约1.2万千米,原子核的直径大约是原子直径的万分之一,那么类比于地球大小的原子,原子核直径约1千米。
在19世纪末,科学家已经普遍认同了原子是最小的物质组成单位。但剑桥大学的JJ汤姆孙率先发现了电子,表明原子是由更小的粒子组成的。他的学生卢瑟福通过阿尔法粒子散射实验证明了,原子的正电荷都聚集在一个体积极小而质量很大的核心上,这就是原子核。
原子的大小在10^-10米,也就是1埃,而原子核尺度大约是原子的万分之一,在10^-15至10^-14米左右。原子中电子的质量相比下微乎其微,电子分布在远离原子核的空旷空间里。原子中的全部正电荷和99.9%的质量都集中在原子核上,而后续继续发展的核物理学研究发现,这小小的原子核却蕴含着巨大的能量。
原子是由原子核和绕核运动的电子构成。原子是由中子和带正电荷的质子构成。需要注意的是电子是由电子云的形式围绕原子核运动的。见下图。
氦原子结构示意图。图中灰色部分为电子云。质子以粉红色、中子以紫色表示。
质子的质量为1.6726×10∧−27kg,是电子质量的1836倍,中子的质量稍微大一点,为1.6929×10∧−27kg,电子质量的1839倍,原子核的质量占原子总质量的99.9%。
如果地球是一个原子,原子核可能只有一座山这么大。实际上,如果把太阳系比作一个原子比较合适,太阳就像原子核一样,占太阳系总质量的99.86%……
现在我们知道一种物质的基本组成单元是分子,分子能表现出化学性质。在细分就是原子,这个时候已经不是化学领域了,而是进入了物理领域。原子再剖开,里边就是原子核和核外电子。而把原子核再次剖开出现的是带正电的质子和不带电的中子;而把中子和质子再次分开每个内步都是三个夸克。夸克是人类目前已知的最小微观粒子了。
虽然原子核占据了大约99.96%的原子质量,但是体积上却是特别小的。原子核的直径大约在10^-15m~10^-14m之间,大约只占原子体积的五千亿分之一。那么你可能会想电子既没质量也没体积那么大空间用的过来吗?
这个从量子力学的不确定原理出发,电子的位置是不确定的,也可以说它在原子核外的任何位置。
地球的半径大约是6000公里,如果把地球看成一个原子,那么原子核将会多大哪?大约是一个棒球场的大小,而电子和夸克仅仅相当于一个棒球的大小。
大家都喜欢把微观的原子结构和我们的太阳系做对比,在某些方面它们确实是非常相像的。
谢谢悟空。题主这个问法比较有个性,与众不同,不过这种问法不太好,为什么呢?因为地球太大,我们无法想象地球有多大,所以比较起来没有一个感性上的认知。
(氢原子电子云)
谢谢邀请!
原子大小数量级10^(-10)m,原子核大小数量级10^(-15)m,相差5个数量级。如果把原子比做地球,因为地球半径大约6400㎞,原子核半径就是64米,其圆的面积相当于一个足球场的大小。
平常我们所说的原子是由原子核和电子组成的,电子围绕着原子核运动。
原子核是原子体积的几千亿分之一,直径约为1E-14米到1E-15米,原子直径约为1E-10米,原子核直径是原子直径的万分之一到十万分之一,原子核到电子的距离是原子核直径的五千倍到一万倍以上。
假如我们把原子放大到地球那么大的话,那么原子核也就相当于一个十几平方的屋子那么大。在原子核的空间里面,浓缩了原子99.96%以上的原子质量,围绕着原子核运动的电子质量小到几乎可以忽略。
我大家都知道所有的物质都是经由原子所构成,但是我们大家每天所触摸到的物体却不是原子,而是原子核与电子层的斥力。
页面更新:2024-04-28
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